Извлечение, очистка и концентрирование амфотерных веществ с использованием новых ионообменных мембран

Объектом исследования являются анионообменные мембраны, находящиеся в растворах NaCl, NaH2PO4 и 0,045 М NaH2PO4, 0,020 М KCl, 0,045 М KOH, 0,028 CaCl2, 0,012 М MgCl2 (pH 6,0). Целью исследования является разработка принципиально новой концепции повышения эффективности электродиализного извлечения, очистки и концентрирования амфотерных веществ, включающей в себя комплексное решение нескольких проблем: повышение выхода по току и увеличение степени концентрирования целевого продукта; снижение энергозатрат и увеличение жизненного цикла используемых ионообменных мембран. Описаны методики определения электрохимических характеристик мембран (вольтамперомерия, хронопотенциометрия, электрохимические спектры импеданса). Обобщены результаты экспериментальных и теоретических работ по проекту и установлено, что механизм «диссоциации кислоты» в анионообменной мембране играет ключевую роль в снижении выходов по току, увеличении энергозатрат и усилении осадкообразования при электродиализной переработке амфолит содержащих растворов. Кроме того, его реализация вызывает изменения структуры анионообменных мембран, которые являются причиной снижения их селективности и потери механической прочности. Впервые для описания массопереноса амфолитов (в частности, фосфатов) в наложенном электрическом поле предложена математическая модель. Выполненные расчеты позволили установить, что медленные химические реакции и перестройка ионного состава мембраны, вызванная изменением плотности тока, увеличивают время достижения стационарного состояния системы примерно на порядок по сравнению со случаем, когда мембрана находится в контакте с раствором соли сильных электролитов (NaCl). Полученные результаты объясняют чрезвычайно низкую воспроизводимость и сходимость результатов исследования электродиализной переработки фосфатсодержащих растворов, полученных разными исследователями в лабораторных и промышленных условиях. Все полученные результаты будут использоваться для переработки растворов, содержащих амфотерные вещества (анионы многоосновных карбоновых и неорганических кислот, аминокислоты, низкомолекулярные протеины, антоцианы, и др.)