IK-SPEKTROSKOPIChESKIE I TERMIChESKIE ISSLEDOVANIYa VODNOY SREDY V POROVOM PROSTRANSTVE KATIONOOBMENNOY MEMBRANY

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Выполнен анализ взаимодействия сульфонатных групп катионообменной мембраны МК-40 с молекулами воды при гидратации методами ИК-спектроскопии в режиме МНВПО, термического анализа ТГ и ДСК. Полученные спектры показывают наличие двух форм сульфонатных групп – кислотную и солевую, симметрия которых практически не меняется в процессе набухания и катионообмена. Вода, окружающая сульфокислотные группы формирует двойной электрический слой (ДЭС), образуя три фазы: 1) связанная вода; 2) вода, локализуемая в межфазном пространстве между связанной и водой на границе нулевого потенциала (диффузный слой); 3) свободная вода между границами нулевого потенциала ДЭС. Второй тип воды – вода, водородные связи которой формируются электрическим полем катиона в анион-катионной паре. Увеличение водонасыщения приводит к ослаблению взаимодействия катиона Na+ на SO3 - группу с возможным разрывом ионной пары и образованием симметричных мицелл с ядром катиона (Na+), что существенно влияет на процесс катионообмена. Экспериментальные данные ТГ и ДСК показали, что механизм потери воды при термолизе образцов мембраны в интервале от 50°С до 450°С полностью совпадают с выводами, сделанными на основе данных ИК-спектроскопии.

References

  1. Вольфкович Ю.М., Михалин А.А., Рычагов А.Ю. и др. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2021. Т. 57. № 1. С. 74. https://doi.org/10.31857/S0044453723010181
  2. Крисилова Е.В., Елисеева Т.В. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2011. Т. 47. № 1. С. 36. https://doi.org/10.31857/S0044453723010181
  3. Шишкина С.В., Желонкина Е.А., Кононова Т.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2013. Т. 3. № 1. С. 63. https://doi.org/10.1134/S2218117213010082
  4. Голованчиков А.Б., Ефремов М.Ю., Дулькина Н.А. // Химическая технология. 2011. Т. 12. № 2. С. 122.
  5. Лазарев С.И., Головин Ю.М., Лазарев Д.С. и др. Мембраны и мембранные технологии. 2015. Т. 5. № 4. С. 78.
  6. Шиповская А.Б. Фазовый анализ систем эфир целлюлозы-мезофазогенный растворитель. Автореф. дис. … докт. техн. наук. Саратов.: Ин-т, 2009. С. 41.
  7. Kusoglu A., Weber A.Z. // Chemical Reviews. 2017. № 117(3). P. 987. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b0
  8. Шапошник В.А. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2020. Т. 20. № 1. С. 48. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/2379
  9. Бункин Н.Ф., Козлов В.А., Кирьянова М.С. и др. // Оптика и спектроскопия. 2021. Т. 129. С. 472. https://doi.org/10.21883/OS.2021.04.50777.241-20
  10. Котов В.В., Нетесова Г.А., Перегончая О.В. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2010. Т. 10. № 2. С. 208.
  11. Лазарев С.И., Головин Ю.М., Коновалов Д.Н. и др. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2023. Т. 59. № 2. C. 155. https://doi.org/10.31857/S0044185623700183
  12. Lazarev S.I., Khorokhorina I.V., Mikhailin M.I. et al. // Chemical and Petroleum Engineering. 2023. V. 59. № 1-2. Р. 174. https://doi.org/10.1007/s10556-023-01224-2
  13. Цундель Г. Гидратация и межмолекулярное взаимодействие. М.: Мир, 1972. 404 с.
  14. Mauritz K.A., Moore R.B. // Chemical Reviews. 2004. № 104(10). Р. 4535. https://doi.org/10.1021/cr0207123
  15. Lage L.G., Delgado P.G., Kawano Y. // European Polymer Journal. 2004. № 40(7). Р. 1309. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2004.02.021
  16. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Мир, 1966. 411 с.
  17. Heitner-Wirguin C. // Journal of Membrane Science. 1996. № 120(1). Р. 1. https://doi.org/10.1016/0376-7388(96)00155-x
  18. Kusoglu A., Weber A.Z. // Chemical Reviews. 2017. № 117(3). Р. 987. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00159
  19. Sun Q. // Vibrational spectroscopy. 2009. № 51(2). Р. 213. https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2009.05.002
  20. Buzzoni R., Bordiga S., Ricchiardi G. et al. // The Journal of Physical Chemistry. 1995. № 99 (31). Р. 11937. https://doi.org/10.1021/j100031a023
  21. Falk M. // Canadian Journal of Chemistry. 1980. V. 58. № 14. P. 1495. https://doi.org/10.1139/v80-237
  22. Бушуев Ю.Г., Давлетбаева С.В., Королев В.П. // Изв. Академии наук. Сер. химическая. 2008. № 9. С. 1.
  23. Михеев Ю.А., Гусева Л.Н., Давыдов Е.Я. // Химическая физика и мезоскопия. 2007. Т. 9. № 1. С. 51.
  24. Kusoglu A., Weber A.Z. // Chemical Reviews. 2017. № 117(3). Р. 987. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00159
  25. Page K.A., Cable K.M., Moore R.B. // Macromolecules. 2005. V. 38. № 15. P. 6472–6484.
  26. Porozhnyy M., Huguet P., Cretin M. et al. // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. № 41 (34). Р. 15605. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.06.05
  27. Ситникова В.Е., Пономарева А.А., Успенская M.В. Методы термического анализа. Практикум. СПб: Университет ИТМО, 2021. 152 с.
  28. Shank A., Wang Y., Kaledin A. et al. // Journal of Chemical Physics. 2009. № 130. Р. 144314. https://doi.org/10.1063/1.3112403
  29. Iwai Y., Yamanishi T. // Polymer Degradation and Stability. 2009. № 94 (4). P. 679. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2008.12.020
  30. Almeida S.H., Kawano Y. // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 1999. V. 58. Р. 569.
  31. Литвиненко В.В., Заграй Я.М., Симонов И.Н. и др. // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 1994. Т. 36. № 8. С. 1304.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).