Реология водных растворов в присутствии мембраны нафион

Задорожный, Е.Н.; Тимченко, С.Л.; Новаковская, Ю.В.

Авторы: Задорожный Е.Н., Тимченко С.Л., Новаковская Ю.В.
Сборник: VII Всероссийская конференция “Физика водных растворов” (18–20 ноября 2024 г.)
Тезисы
Год издания: 2024
Место издания: Москва
Первая страница: 86
Аннотация: Экспериментально исследовано влияние протонообменной полимерной мембраны Нафион на коэффициентповерхностного натяжения (КПН) водных растворов, двух форм метиленового синего (МС) и аскорбиновойкислоты (АСК), приготовленных на деионизованной воде. Свойства мембраны Нафион при ее взаимодействиис водными растворами подробно исследованы в работах [1-3]. Главная перфторуглеродная цепь мембраны явля-ется гидрофобной частью полимера. Боковые цепи с сульфогруппами обладают гидрофильными свойствами испособны адсорбировать молекулы воды. Внутри мембраны, при ее вымачивании в воде формируется структура типа цилиндрических мицелл с заполненными водой каналами с размером (2…3) нм [1,2]. На поверхности этих каналов происходит диссоциация концевых сульфогрупп полимера, и внутренняя поверхность становится отрицательно заряженной. Внутрь каналов эффективно втягиваются катионы [1,2], что используется для ространственного разделения ионов Н+ и ОН- в установках по водороднойэнергетике. С одной стороны, протонная проводимость полимера зависит от концентрации воды в нем, и про-водимость полимера растет с увеличением количества воды внутри мембраны [1]. С другой стороны, морфоло-гия и ионообменные свойства мембраны Нафион позволяют использовать ее в качестве матрицы для создания композиционных структур за счет внедрения в нее различных химических элементов [4], для выращивания кристаллов [5]. Экспериментально установлено, что значение КПН деионизованной воды, окисленной (Мс+, раствор голубого цвета) и восстановленной форм МС (МсН0, бесцветный раствор) резко уменьшается на начальном этапе вымачивания мембраны в данных растворах. По сравнению с деионизованной водой, растворы МС, образовавшиеся в процессе диффузии их компонентов в мембрану, имеют меньший КПН: на 20% для Мс+ и на 24% для МсН0. Для раствора АСК (5 г/л) происходит увеличение значения КПН на 15 %. Наличие узкого временного интервала для процесса существенного изменения значения КПН растворов связано с активными диффузионными переносами ионов в приповерхностной к мембране области и с реорганизацией сетки водородных связей воды. Модельные неэмпирические квантовохимические расчеты подтверждают влияние частичного раскручивания боковых цепей полимера, координирования ими содержащихся в раствореионов, а также объемного соотношения гидpoфильныx и гидpoфoбныx фpaгмeнтoв в мoлeкyляpнoй cтpyктypeнa реологию водных растворов вблизи поверхности мембраны [5]. При контакте мембраны c достаточным количеством молекул воды энергетически выгодным оказывается раскручивание, в пределах 15 Å, бoкoвыx цeпoчeк Haфиoнa, которые зaкaнчивaются сульфогруппами —SO3H, a тaкжe диccoциaции этиx гpyпп c фopмиpoвaниeм иoнoв гидpoкcoния и cтpyктypныx aниoнныx ocтaткoв причем ионные пары способныкоординировать как протонодонорные, так и протоноакцепторные частицы.
Добавил в систему: Новаковская Юлия Вадимовна

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ФНКЦ РР
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ФНКЦ РР

Реология водных растворов в присутствии мембраны нафионтезисы доклада

Прикрепленные файлы