Фундаментальные аспекты создания новых эффективных ионообменных мембран, их характеризация и моделирование связи «структура – свойства».

Проект направлен на мониторинг новых ИОМ на мировом рынке и на разработку фундаментальных основ для совершенствования ионообменных мембран путем целенаправленного изменения их архитектуры и применения новых нетрадиционных материалов для инертных подложек и заполнения пор. Основными задачами, предлагаемыми к решению, являются следующие. 1. Получение набора структурных (химический состав, толщина мембран, размер и конфигурация пор подложки, соотношение объемных долей гелевой фазы и межгелевого раствора, взаимное расположение этих фаз и др.), транспортных (концентрационные зависимости электропроводности, диффузионной проницаемости и чисел переноса противоионов) и массообменных (выходы по току, энергозатраты в электродиализных процессах разделения и концентрирования) характеристик мембран нового поколения, произведенных в Китае, Нидерландах, Чехии, Японии, в растворах NaCl и в растворах, содержащих многозарядные ионы (цитраты, тартраты, фосфаты, хроматы и др.). 2. Использование известных и разработка новых математических моделей для анализа полученных экспериментальных данных; выявление взаимосвязи «структура-свойства» ионообменных мембран в растворах, содержащих однозарядные и многозарядные ионы. 3. Применение полученных фундаментальных знаний для разработки, изготовления и исследования структуры и свойств новых ионообменных мембран путем модификации коммерческих мембран, в том числе с использованием подложек с анизотропной и изотропной системой пор, а также с применением твердых и жидких полиэлектролитов для их заполнения. Сравнение транспортных и массообменных характеристик новых мембран с соответствующими характеристиками лучших на мировом рынке (гомогенных, квазигомогенных, гетерогенных) мембран для извлечения и концентрирования многозарядных ионов. 4. Определение закономерностей функционирования лучших из образцов новых мембран в электрическом поле в зависимости от состава фиксированных групп, геометрии и морфология их поверхностей в электродиализаторах лабораторного масштаба; оценка сопротивления и селективности этих мембран, а также их способности к генерации протонов и ионов гидроксила, а также к стимулированию электроконвекции в сверхпредельных токовых режимах. 5. Математическое моделирование явлений переноса в электродиализных процессах извлечения и концентрирования ионов из жидких сред с применением новых мембран; анализ с использованием расчетов по моделям поведения новых мембран в электродиализных процессах, осуществляемых в допредельных и сверхпредельных токовых режимах; прогнозирование области применения новых мембран, а также оптимальных токовых режимов и составов перерабатываемых растворов. 6. Технико-экономическая оценка себестоимости получения новых мембран и реализации некоторых электродиализных процессов (обессоливание, концентрирование) с участием этих мембран. Сравнение полученных показателей с показателями, полученными для лучших отечественных и зарубежных мембран. Определение наиболее перспективные сфер применения новых ионообменных мембран для процессов разделения и концентрирования.