ие инертного полимера с более плотной упаковкой молекул (с малым содержанием аморфной-фазы) в качестве связующего для гетерогенных мембран также приводит к увеличению селективности. Этот' же эффект достигается в ряде случаев при механич. уплотнении материала прессованием.

Весьма сильно снижается селективность с увеличением концентрации внешнего р-ра, симбатно с к-рой растет концентрация поглощенного электролита в М. п. Отрицательно на селективность влияет и нек-рый, перенос р-ра, находящегося внутри мембраны, при перемещении свободного электролита противоионами в узких порах мембраны в направлении миграции противоионов.

Селективность М. и. зависит и от плотности электрич. тока. При больших плотностях тока происходит уменьт шение концентрации электролита в диффузном слое (см. Ионный обмен) у одной из поверхностей мембраны, что приводит к концентрационной поляризации мембраны. Вследствие этого, напр., на катионитовой мембране в диализаторе повышается рН на поверхности, теряющей ионы Н+, и уменьшается на поверхности, их принимающей, что сильно снижает выход по току. При этом селективность может падать до 0,1 для катионито-вых и до 0,6 для анионитовых М. и. Подобные эффекты были изучены с помощью хромопотенциометрич. исследований, к-рые позволяют определить время перехода ионов через мембрану и, сравнивая их с подвижностью ионов в р-ре, оценить поляризационные явления.

Основная причина переноса ионов через М. и.— различная вероятность перехода ионов в прямом и обратном направлениях. Движущей силой процесса может являться разность потенциалов между двумя р-рами электролитов, разделенных М. и., или сила, приложенная извне: гидростатич. давлением в случае гиперфильтрации (т. е. фильтрации от ионов при пропускании под давлением р-ра электролита через М. и.), внешним электрич. полем в случае электродиализа (см. ниже).

Наряду с селективностью важнейшей технологич. характеристикой М. и. является электрич. сопротивление. Для гетерогенных мембран с увеличением степени наполнения этот показатель уменьшается; при этом селективность несколько увеличивается. При уменьшении степени сшивки ионита электрич. сопротивление мембраны резко падает при нек-ром снижении селективности.

М. и. являются проводниками второго рода, для к-рых электрич. проводимость носит чисто ионный характер и, как правило, отсутствует электронная проводимость. Электрич. сопротивление М. и. определяется так же, как для р-ров обычных электролитов:

r=RS/l; r'=RS

где г — уд. объемное сопротивление, ом-м (ом-см); г' — уд. поверхностное сопротивление, ом-м2 (ом-см2); R — сопротивление образца, ом; S — сечение образца, м2(см2); I — длина проводящего слоя, м (см). Электрич. сопротивление М. и. весьма существенно зависит от регулярности и пространственного расположения сегментов макромолекул с фиксированными ионами. Известны способы уменьшения электрич. сопротивления катионитовых мембран (частично и анионитовых) с помощью предварительной оптимальной ориентации фиксированных ионов. С этой целью через М. и. в электродиализной ячейке пропускают электрич. ток плотностью 5 ка/м2 (0,5 а/см2) в течение 5—10 мин в зависимости от материала мембраны. При этом М. и. разогревается до темп-ры начала пластич. деформации материала, и происходит ориентация фиксированных ионов в направлении электрич. тока, после чего плотность тока снижают до 3 ка/м2 (0,3 а/см2) и охлаждают мембрану до нормальной темп-ры. В результате электрич. уд. объемное сопротивление М. и. снижается с 1,4 до 0,5 мом-м2 (с 14 до 5 ом-см2). Аналогичный эффект дает освещение окрашенных М. и. видимым светом.

Наряду с ионной проводимостью М. и., обусловленной переносом противоионов, большое значение имеет и миграционная ионная проводимость по Гротгусу, когда заряд проходит по цепи молекул воды, связанных водородными связями, с миграцией протона.

Для электрич. проводимости реальных мембран м. б. применима модель Шпиглера, в к-рой фиксируются три пути тока: через ионит, через свободный электролит и «смешанный» путь — через ионит и свободный электролит. Для М. и., показывающих высокую селективность, второй тип проводимости не характерен. Точные измерения электрич. проводимости М. и. обычно проводят на переменном токе (1—2 кгц) при термоста-тировании с точностью ±(0,02—0,1)°С.

Определение электрич. проводимости в обычной электрохимич. ячейке является основным технологич. методом контроля качества М. и. Мембрану помещают в ячейку между двумя р-рами электролита, в к-рые опущены контрольные электроды. Электрич. сопротивление М. и. находят по разности сопротивлений ячейки с мембраной и без нее. Погрешность таких измерений ±(4—6)%. Несколько меньшей погрешности удается достичь измерениями с разбавлением электролита и экстраполяцией полученных значений электрич. сопротивления М. и. к нулевой концентрации электролита. Однако с понижением концентрации р-ра от 0,01 н. до 0,001 н. погрешность измерения возрастает в 10 раз. Этот метод дает суммарные значения электрич. проводимости (собственно мембраны и р-ра полиэлектролита, находящегося в мембране). К тому же постоянная ячейки различна при наличии и в отсутствие мембраны и сильно зависит от ее толщины. Рекомендуемое расстояние между электродами должно быть в 2—3 раза больше, чем толщина мембраны; отклонение от этого значения сильно увеличивает погрешность измерения.

Более точный метод определения электрич. проводимости М. и.— контактный, по к-рому измеряют сопротивление набухшей мембраны с помощью контактных электродов из платинированной платины. Этот метод позволяет измерять электрич. проводимость М. и. как в электролитах, так и в дистиллированной воде. Погрешность метода ±(1—2)%. Недостатком метода является зависимость контактного потенциала на границе мембрана — электрод от свойств мембраны и электрода. Этот недостаток частично устраняется при использовании четырехэлектродных измерительных ячеек. В этом случае измерения проводят с помощью двух подвижных электродов, подобно тому, как это делается при измерении электрич. сопротивления в поляризующихся системах на постоянном токе.

Степень набухания М. и. оценивается как соотношение объемов мембраны в набухшем и сухом состоянии или как соотношение линейных размеров М. и.

Показатель гидродинамич. проницаемости М. и. для растворителя оценивается на конкретных р-рах в специальной ячейке по количеству растворителя, проходящего через единицу площади мембраны в единицу времени при приложении выбранного избыточного давления по одну сторону мембраны.

Содержание ко ионов (т. е. ионов, несущих одноименный заряд с фиксированными ионами мембраны) в М. и. определяют по количеству ионов, вымываемых водой из мембраны, находившейся в контакте с 0,1—0,5 н. р-ром электролита. В качестве Кононов используют аналитически легко определяемые ноны С1, Вг, Ва, Са. В табл. 1 и 2 приведены физико-химнч. показатели ряда отечественных и зарубежных мембран.

Применение. М. и. позволяют проводить химич. процессы с минимальным расходом реактивов, использованием наиболее удобного и дешевого вида энергии — электрич. энергии.

Электродиализ с использованием М. и. в качестве сепараторов, не пропускающих или ограниченно пропускающих ионы, широко применяют для опреснения соленых вод и для удаления электролитов из коллоидных р-ров и суспензий под действием электрич. тока. Солесодержание опресненных вод колеблется от 0,3 до 0,5 г/м3.

Известно использование электродиализа с М. и. для регенерации травильных р-ров и в электрохимич. синтезе при получении щелочей, к-т, замене ионов в солях. Ряд стран успешно эксплуатирует подобные установки для получения поваренной соли из морской воды. Наряду с ионообменными процессами можно проводить и окислительно-восстановительные, напр. электрохимич. синтез фторидов урана из уранилнитрата. В случае р-ров, содержащих ионы тяжелых металлов или их комплексы большого объема, перенос металлов через М. и. незначителен, и электродиализ используют

177

178

Амфион, тип 310

Нептон СР-61

Нептон АР-111

Ионак МС3142, МС 3235,

МС340Х

Ионак МА 3148, МА 3236,

МА3475Х

Асимплекс СК-1, ДК-1 ....

Асимплекс СА-1, ДА-1

Селемион СМ-10, CMV-10, CSG

Селемион АМТ-10, AST

Пермаплекс С-20 Пермаплекс А-20 Налфилм 1-4 . .

* а обозначении марок катионоооменных м. и. присутствует буква «О, анионообменных М. и. — буква «А» основе фторопластов. *** Гетерогенная М. и. на основе поливинилхлорида. **** М. и., усиленные стекловолокном.

на

для регулирования кислотности среды и изменения ее ионного состава.

Широко используют М. и. в пищевой пром-сти для очистки злектродиализом соков, сывороток, молока, сиропов и т. п. Весьма интенсивно применяют М. и. в медицине, напр. в аппаратах типа «искусственная почка».

Электрохимич. регенерация ионообменных смол представляет одну из разновидностей электродиализа, когда вместо р-ра электролита обессоливанию подвергают водную суспензию катионита или анионита. Электрохимич. регенерация позволяет получить без затрат химических реагентов концентрированные растворы сорбированных ионитами веществ, что весьма важно для процессов, где необходимо применять специальные методы обезвреживания сбросных вод. Метод электрохимич. регенерации м. б. использован для регенерации смесей катионит — анионит и для регенерации полиамфолитов.

Свойство М. и. при фильтрации водных р-ров под гидростатич. давлением пропускать воду и задерживать соли широко используется для получения чистой воды (способ гиперфильтрации). Создание М. и. с высокими механич. характеристиками и селективностью и успехи технологии изготовления трубчатых мембран обеспечили широкое развитие гиперфильтрации. Этот способ экономичнее др. способов обессоливания с помощью М. и. и, кроме того, обеспечивает наименьшее содержание солей в воде; в отличие от электродиализа его экономическая эффективность возрастает с повышением солесодержания в воде. Гиперфильтрация используется также для обессоливания и очистки сточных вод.

Топливные элементы с использованием М. и. позволяют создать весьма малогабаритные, эк