Опубликовано на Кубанский государственный университет (https://www.kubsu.ru)

Home > Портфолио

Кафедра физической химии

Доцент

Старший научный сотрудник

Старший научный сотрудник

Научно-исследовательская часть

Старший научный сотрудник
Преподаваемые дисциплины:
Аспекты техносферной безопасности при планировании и выполнении НИОКР; Системы защиты атмосферы; Системы защиты гидросферы и литосферы; Системы защиты и реабилитации литосферы;, Аспекты техносферной безопасности при планировании и выполнении НИОКР; Системы защиты гидросферы; Системы защиты и реабилитации литосферы; Техника и технология предотвращения газопылевых выбросов; , Аспекты техносферной безопасности при планировании и выполнении НИОКР; Системы защиты атмосферы; Системы защиты гидросферы и литосферы; Системы защиты и реабилитации литосферы; ,

Профессиональная деятельность

Диплом об окончании аспирантуры по направлению подготовки 04.06.01 Химические науки
2021 г.
31 августа 2020
Диплом магистра по направлению 04.04.01 Химия
2019 г.
с 01 сентября 2014 по 09 июля 2016
Магистр
Диплом бакалавра по направлению подготовки 200500 Метрология, стандартизация и сертификация
2019 г.
с 01 сентября 2010 по 11 июля 2014
Бакалавр техники и технологии

Основные публикации

Model of Competitive Ion Transfer in an Electro-Baromembrane System with Track-Etched Membrane
2021 г.
Дата публикации: 
01 января 2021
Membranes and Membrane Technologies: journal. Vol. 3. - Is. 2., 2021, P. 131-138. 10.1134/S2517751621020062.
Physicochemical and electrochemical characterization of Nafion-type membranes with embedded silica nanoparticles: Effect of functionalization
2021 г.
Дата публикации: 
01 января 2021
Electrochimica Acta: journal. Vol. 370., 2021, Номер статьи 137689. 10.1016/j.electacta.2020.137689.
Highly selective separation of singly charged cations by countercurrent electromigration with a track-etched membrane
2021 г.
Дата публикации: 
01 января 2021
Journal of Membrane Science: journal. Vol. 635., 2021, Номер статьи 119449. 10.1016/j.memsci.2021.119449.
Examination of the equations for calculation of chronopotentiometric transition time in membrane systems
2020 г.
Дата публикации: 
01 января 2020
Electrochimica Acta: journal. Т. 353, 2020, Номер статьи: 136595. 10.1016/j.electacta.2020.136595.
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
Transport and Electrochemical Characteristics of CJMCED Homogeneous Cation Exchange Membranes in Sodium Chloride, Calcium Chloride, and Sodium Sulfate Solutions
2020 г.
Дата публикации: 
01 января 2020
Membranes: journal. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.mdpi.com/2077-0375/10/8/165 (28.08.20) № 10 (8), 2020, № статьи 165. 10.3390/membranes10080165.
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
Effect of surface inhomogeneity of ion-exchange membranes on the mass transfer efficiency in pulsed electric field modes
2020 г.
Дата публикации: 
01 января 2020
Membranes: journal. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.mdpi.com/2077-0375/10/3/40 (3.07.20) № 10 (3)., 2020, № статьи 40. 10.3390/membranes10030040.
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
The development of electroconvection at the surface of a heterogeneous cation-exchange membrane modified with perfluorosulfonic acid polymer film containing titanium oxide
2020 г.
Дата публикации: 
01 января 2020
Membranes: journal. № 10(6)., 2020, № статьи 125. 10.3390/membranes10060125.
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
Electrochemical properties of homogeneous and heterogeneous anion exchange membranes coated with cation exchange polyelectrolyte
2019 г.
Дата публикации: 
01 января 2019
Membranes: Journal [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.mdpi.com/2077-0375/9/1 (01.10.19). Vol. 9. № 1., 2019, 13. 10.3390/membranes9010013.
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
Enhancement of Mass Transfer Through a Homogeneous Anion-Exchange Membrane in Limiting and Overlimiting Current Regimes by Screening Part of Its Surface with Nonconductive Strips
2018 г.
Дата публикации: 
01 ноября 2018
Abstract: A series of anion-exchange membranes based on a Neosepta AMX-Sb homogeneous membrane (Japan) have been studied by applying parallel nonconducting strips of a 100 to 600 μm width with the interstrip distance ranging from 400 to 1900 μm. The current–voltage characteristics of the membranes and the pH of a NaCl solution (of 0.02 mol/L concentration) have been measured in the course of passing the solution through the desalination compartment of a flow-through electrodialysis cell. Two sets of membranes with a nonconducting surface fraction snc of 5 to 60%, in which the pattern steps on the surface are 1000 and 2000 μm, have been considered. It has been shown that the limiting current density, ilim, depends on the nonconducting surface fraction: ilim exceeds the corresponding value for the initial membrane in the case when snc is in the range from 5 to 20%, reaching a maximum approximately at snc = 10% followed by a decrease with the further increase in snc. At snc = 10%, the value of ilim is greater when the inhomogeneity step is 2000 μm. It has been assumed that the growth in both the limiting current density and the rate of mass transfer through the modified membranes is due to electroconvection. The obtained experimental results correlate well with known mathematical models describing ion transport in membrane systems with allowance for electroconvection in the case of homogeneous and heterogeneous membranes.
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
Geometric heterogeneity of homogeneous ion-exchange Neosepta membranes
2018 г.
Дата публикации: 
01 октября 2018
Today the common view of the Neosepta membranes is that their material is electrically homogeneous, i.e. it does not include heterogeneities (except reinforcing fabric). However, there are a few publications, according to which their surface is not homogeneous geometrically and this fact has an important impact on the mass transfer rate. In this paper, we thoroughly study geometric heterogeneity of four commercial homogeneous Neosepta cation-exchange (CMX and CMX-Sb) and anion-exchange (AMX and AMX-Sb) membranes by applying optical microscopy, scanning electron microscopy, scanning electrochemical microscopy (SECM) and digital micrometer. It is found that the surface of all membranes is undulated: there are repeating hills and valleys due to the waved reinforcing fabric. The amplitude of undulation increases when swelling: in the case of dry samples, it varies from 10 (AMX-Sb) to 30 (CMX-Sb) microns, while for swollen samples, from 20 (AMX-Sb) to 55 (CMX) microns. These values are comparable to the diffusion layer thickness in industrial electrodialyzers, hence might make an essential impact in enhancement of mass transfer. The period of undulation is several hundreds of microns. Despite common use of micrometer, it gives overestimated membrane thickness since its measuring faces are applied only to the tops of the hills.
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
Phenomenon of two transition times in chronopotentiometry of electrically inhomogeneous ion exchange membranes
2018 г.
Дата публикации: 
20 мая 2018
Transition time in chronopotentiometry is an important parameter, which is widely used for electrochemical characterization of various systems. Occurrence of multiple transition times is typical for multicomponent or multilayer electrode and membrane systems. In this paper we show that there may be another cause of multiple transition times. It is electrical heterogeneity of ion exchange membrane surface. It is found that there are two transition times on the chronopotentiograms of a commercial anion-exchange MA-41 (Shchekinoazot) and two specially prepared cation-exchange heterogeneous membranes in dilute electrolyte solutions (0.02 M NaCl in the experiment). It is found that both transition times are determined by diffusion limitations of ion delivery to the membrane surface in the depleted diffusion layer. The value of the first transition time depends on the dimensions of the conductive regions and their surface fraction; this transition time is determined as the time necessary for the depletion of electrolyte concentration near the conductive regions of the surface. The rate of concentration depletion depends on the electromigration through the conductive regions, on the one hand, and on the normal the tangential ion diffusion to the conductive surface regions, which mitigate the concentration decrease, on the other hand. The experimental value of the first transition time for the laboratory-made membranes is in a good agreement with simulation using a 3D electrodiffusion model. The value of the second transition time is in a good agreement with the Sand theory, hence it is conditioned by the normal diffusion delivery of electrolyte from the solution bulk to the entire membrane surface. The tangential diffusion plays a secondary role in this stage of concentration polarization since current-induced convection levels off the concentrations along the heterogeneous membrane surface
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
In situ investigation of electrical inhomogeneity of ion exchange membrane surface using scanning electrochemical microscopy
2016 г.
Дата публикации: 
01 ноября 2016
Scanning electrochemical microscopy (SECM) is a relatively new, but well-developed method to study the electrochemical characteristics of the surface of heterogeneous materials, such as microelectrodes and biological cells. This paper presents the adaptation of this method to studying the distribution of electric potential near the surface of a heterogeneous ion exchange membrane. A special electrodialysis flow-through cell whose design allows for in situ 3D SECM measurements has been developed. The cell provides a laminar flow of liquid along the membrane surface, thereby making it possible to control the thickness of the diffusion layer. The SECM method has been verified by examining a model heterogeneous ion exchange membrane with preset surface and bulk properties. It has been found that the potential distribution is axisymmetric in the presence of cylindrical pores and the method allows the unambiguous determination of the position of the centers of conductive and nonconductive areas. An extremely nonuniform distribution of the potential with no signs of symmetry has been revealed in the case of MK-40 membrane. Unlike other methods for investigating inhomogeneous surfaces, SECM enable the determination of the distribution and evaluation of the size of conductive and nonconductive areas of heterogeneous ion exchange membranes in the swollen state
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
Chronopotentiometric Response of an Electrically Heterogeneous Permselective Surface: 3D Modeling of Transition Time and Experiment
2016 г.
Дата публикации: 
23 июня 2016
Understanding of the current density distribution over an electrically heterogeneous surface and its effect on ion transport represents an important issue in electrochemistry, composite materials, geophysics, and some other domains. We report an approach for three-dimensional (3D) modeling (with cylindrical symmetry) of transient ion transfer across a surface composed of conductive and nonconductive areas. In the model formulation and solution we use the electrical current stream function. It allows setting the integral boundary condition for electric current at a heterogeneous surface without any restrictions on the local current density distribution. A very good agreement is found between the numerical solution and the experimental transition time determined from chronopotentiograms. The use of a specially designed membrane allows computation without fitted parameters. We show that the application of specific simplifications for the current density distribution over the surface (uniform distribution throughout all the surface or its conductive area, neglect of tangential current density) results in essential deviations from experimental transition time. © 2016 American Chemical Society.
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
Accounting for the concentration dependence of electrolyte diffusion coefficient in the Sand and the Peers equations
2016 г.
Дата публикации: 
20 марта 2016
The equations for calculating the diffusion limiting current, ilim, in steady-state voltammetry (known as the Peers equation in membrane science) and the transition time, τ, in chronopotentiometry (the Sand equation) are broadly used in electrode and membrane electrochemistry. The applicability of these equations is limited because they are deduced under the assumption of a constant diffusion coefficient. However, within the diffusion boundary layer, the diffusion coefficient, D, varies between the values corresponding to the bulk solution (Db), and the infinitely dilute solution (D0) near the electrode or membrane surface. In this paper, we explore two models, which account for the concentration dependence D(c) in order to generalise the above fundamental equations. We show that the correct value of ilim can be found via solution of a 2D model, while to find τ, a 1D non-stationary model is sufficient. Generally, the dependence of ilim on the bulk concentration deviates from the proportionality. The similar situation occurs with the proportionality of τ to the squared concentration in the Sand equation. We show that the numerical solutions for ilim and τ can be presented in the forms analogous to the Peers and the Sand equations, respectively, but with an additional correction factor. In particular, an effective diffusion coefficient, Def (an average between Db and D0) has to be introduced in the case of Sand equation. Comparison of our theoretical prediction with experimental chronopotentiograms confirms the necessity of taking into account the D(c) dependence.
Ссылка: 
Ссылка на публикацию
Chronopotentiometry of ion-exchange membranes in the overlimiting current range. Transition time for a finite-length diffusion layer: Modeling and experiment
2016 г.
Дата публикации: 
15 февраля 2016
This paper presents a simple method for simulation of chronopotentiograms at underlimiting and overlimiting current densities. The model is based on the Nernst-Planck-Poisson (NPP) equations. The idea consists in the presentation of the diffusion layer thickness, δ, as a function of the Donnan potential drop (PD) at the membrane/depleted solution interface, ΔϕDon. When an overlimiting current density, j, is applied and the time approaches the transition time, τ, electroconvection arises near the depleted interface and causes a decrease of δ. The δ(ΔϕDon) function is assumed linear one and containing two adjustable parameters: the threshold value of ΔϕDon, which relates to the onset of electroconvection, and the value of δϕDon related to the steady state reached under a given j. It is shown that the model describes well experimental chronopotentiograms of a CMX homogeneous cation-exchange membrane at all applied overlimiting current densities. If the solution is not too dilute (>0.001M), the thickness of the interfacial space charge region (SCR) may be neglected and the local electroneutrality (LEN) assumption may be applied. Thus, the overlimiting current chronopotentiograms are for the first time described under the LEN assumption. We show that the Sand equation for calculating τ is applicable only for j at least 1.5 times higher than the limiting current density. The reason is in convection transfer, which is not taken into account in Sand's theory, but allowed for by fitting δ in our model.
Ссылка: 
Ссылка на публикацию

Конференции

15-е Международное Совещание Фундаментальные проблемы ионики твердого тела
2020 г.
01 января 2020
Уровень конференции: Международная. Направленность конференции: (02.00.05-04) Электрохимия.
12th International Congress Membranes & Membrane Processes 2020
2020 г.
01 января 2020
Уровень конференции: Зарубежная. Направленность конференции: (02.00.05-04) Электрохимия.
On-line International Conference MELPRO 2020
2020 г.
01 января 2020
Уровень конференции: Зарубежная. Направленность конференции: (02.00.05-04) Электрохимия.
International web conference Membrane process modeling
2020 г.
01 января 2020
Уровень конференции: Международная. Направленность конференции: (02.00.05-04) Электрохимия.
International conference Ion transport in organic and inorganic membranes
2019 г.
01 января 2019
Уровень конференции: Международная. Направленность конференции: (02.00.05-04) Электрохимия.
XIV Всероссийская научная конференция (с международным участием) Мембраны-2019
2019 г.
01 января 2019
Уровень конференции: С международным участием. Направленность конференции: (02.00.05-04) Электрохимия.
International Scientific Conference Membrane Science and Technology Conference of Visegrád Countries
2019 г.
01 января 2019
Уровень конференции: Международная. Направленность конференции: (02.00.05-04) Электрохимия.
VIII Всероссийская конференция Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах (ФАГРАН-2018).
2018 г.
08 октября 2018
г.Воронеж --- Россия
International conference Membrane and electromembrane processes 2018 (MELPRO 2018)
2018 г.
13 мая 2018
Прага --- Чехия
Международная конференция Euromembrane 2018
2018 г.
09 июля 2018
г. Валенсия --- Испания
International conference Ion transport in organic and inorganic membranes
2018 г.
21 мая 2018
Сочи --- Россия
XV Международная научно-практическая конференция, посвященная 115-летию открытия хроматографии и 100-летию Воронежского государственного университета. Физико-химические основы ионообменных и хроматографических процессов "Иониты-2017"
2017 г.
13 сентября 2017
г.Воронеж --- Россия
SECM - 9th Workshop Scanning Electrochemical Microscopy and Related Techniques
2017 г.
13 августа 2017
Сероцк --- Польша
International conference Ion transport in organic and inorganic membranes
2017 г.
23 мая 2017
Сочи --- Россия
XIII Всероссийская научная конференция (с международным участием) Мембраны-2016
2016 г.
10 октября 2016
Нижний Новгород --- Россия
International Conference on Membrane Processes PERMEA& MELPRO -2016
2016 г.
15 мая 2016
Прага --- Чехия
International conference Ion transport in organic and inorganic membranes
2016 г.
23 мая 2016
Сочи --- Россия

Проекты

Исследование явления осадкообразования в камерах электродиализатора при концентрировании водных растворов, содержащих одно- и многозарядные ионы
2021 г.
Номер проекта: 
20-79-00145
Роль: 
Руководитель
Визуальный контроль явлений, сопряженных с протеканием сверхпредельного электрического тока в мембранных системах
2018 г.
Номер проекта: 
РФФИ № 18-38-00600 мол_а
Роль: 
Руководитель
Методы визуального контроля сопряженных эффектов концентрационной поляризации около ионообменных мембран получили широкое распространение в последнее десятилетие. Различные модификации таких подходов развиваются научно-исследовательскими группами университетов Бен-Гуриона (Израиль) и Твенте (Нидерланды), Мичиганского университета (США), Массачусетского технологического института (США) и др. В России подобный метод (лазерная интерферометрия) развивается в Воронежском ГУ (В.А. Шапошник и В.И. Васильева). Интерес вызван необходимостью прямой визуализации развития эффектов концентрационной поляризации, дающего важную дополнительную информацию по сравнению с электрохимическими методами. В нашем проекте будет задействована уникальная система, позволяющая визуализировать явления, возникающие в сверхпредельных токовых режимах. Целью проекта является изучение кинетики явлений, сопряженных с протеканием электрического тока (электро- и гравитационная конвекция и генерация H+/OH- ионов) и возникающих на границе ионообменная мембрана/раствор, in situ. Для достижения поставленной цели будет определено влияние характеристик ионообменных мембран (состав и структура поверхности) на кинетику этих эффектов. Мы впервые сможем одновременно количественно охарактеризовать электро- и гравитационную конвекцию и визуализировать процесс генерации H+/OH- ионов. Будет решен вопрос о соответствии размеров, времени развития и жизни электроконвективных вихрей у поверхности мембран, амплитуде и частоте колебаний потенциала, полученных электрохимическими методами. Результаты проекта дополнят фундаментальные знания о механизмах сверхпредельного массопереноса в электромембранных системах и позволят сформулировать практические рекомендации для повышения эффективности электромембранных технологий при использовании ионообменных мембран с разной каталитической активностью фиксированных ионогенных групп и разными свойствами поверхности. По результатам проекта будет опубликовано не менее двух статей в журналах, индексируемых Scopus и/или Web of Science, а также планируется участие в трех международных конференциях, в том числе организуемых РФФИ.
Влияние электрической неоднородности поверхности ионообменных мембран на их электрохимические характеристики при протекании интенсивного электрического тока
2018 г.
Номер проекта: 
РФФИ № 17-08-01538 A
Роль: 
Исполнитель
Использование интенсивных токовых режимов является одним из перспективных направлений развития электромембранной технологии, поскольку в таких режимах экономится наиболее дорогой компонент системы – ионообменные мембраны. Интенсификация электроконвекции путем модифицирования свойств поверхности мембран представляется в этой связи перспективным подходом, который развивается в нескольких ведущих мировых лабораториях. В недавней (2016 г.) работе группы проф. Mani (Стэндфордский университет, США) установлено, что наличие непроводящих участков на поверхности гомогенной мембраны приводит к росту индуцированных током электроконвективных вихрей; при этом сопротивление системы при заданном токе/скачке потенциала снижается, а предельная плотность тока повышается. Аналогичный эффект наблюдается и при частичной гомогенизации электрически неоднородной поверхности. Таким образом, становится актуальной фундаментальная задача определения влияния электрической неоднородности поверхности на электрохимические свойства как самих ионообменных мембран, так и всей электродиализной системы в целом. Предлагаемый проект направлен на теоретическое и экспериментальное изучение процесса переноса ионов через мембраны с электрически неоднородной поверхностью. Будут проведены экспериментальные исследования свойств серийно выпускаемых гомогенных и гетерогенных, поверхностно модифицированных мембран, а также специально приготовленных «модельных» катионообменных мембран с хорошо определенными проводящими и непроводящими участками поверхности. Впервые с помощью новой экспериментальной установки, основанной на методе сканирующей электрохимической микроскопии, будут получены трехмерные карты распределения потенциала в канале электродиализатора при протекании электрического тока. Полученные данные помогут точно определить степень проводимости отдельных участков поверхности мембраны и выявить факторы, влияющие на развитие электроконвекции. Будет построена двумерная нестационарная математическая модель переноса ионов в канале электродиализатора, учитывающая электрическую неоднородность поверхности ионообменной мембраны. Данный проект позволит выяснить, какие факторы являются наиболее существенными для переноса ионов в процессе электродиализа. Полученные знания будут служить фундаментальной основой для оптимизации свойств поверхности серийно-выпускаемых мембран.
Теоретическое и экспериментальное исследование возможности некаталитического расщепления воды в мембранных системах при интенсивных токовых режимах
2018 г.
Номер проекта: 
РФФИ № 18-58-16003 НЦНИЛ_а
Роль: 
Исполнитель
В настоящее время электродиализные аппараты (ЭДА) эффективно используются для обессоливания и концентрирования растворов, селективного выделения определенных ионов. При этом для интенсификации этих процессов применяют токи, в несколько раз превышающие предельный электродиффузионный ток. При таких условиях возникают вторичные (или сопряженные) явления концентрационной поляризации: пространственный электрический заряд занимает макроскопическую область (расширенная область пространственного заряда), сравнимую с толщиной диффузионного слоя, происходит смещение pH раствора, которое объясняется расщеплением (диссоциацией) молекул воды, возникает электроконвективное перемешивание и другие явления. Расщепление воды в системах с ионообменными мембранами впервые наблюдали Фрилетт (1956 г.), Крессман и Тай (1956 г.), и с тех пор это явление интенсивно изучается. Начиная с работ Гребня и Саймонса (1979 г.), принято считать, что расщепление воды происходит в тонких слоях (1-10 нм) внутри мембран и что в этой реакции принимают каталитическое участие функциональные группы мембраны. Предварительный теоретический анализ, проведенный в наших работах, показал, что в сверхпредельных токовых режимах при очень высоких скачках потенциала возможна интенсивная диссоциация молекул воды в расширенной области пространственного заряда. Эти результаты существенно дополняют современные представления о механизме генерации ионов Н+ и ОН– в мембранных системах, показывая, что этот процесс может протекать не только по общепринятому каталитическому механизму, но и по некаталитическому механизму, который в настоящее время не принимается во внимание. Проект направлен на выяснение механизма некаталитического расщепления воды в мембранных системах. Будет сделан вклад в развитие теории переноса ионов соли с учетом реакций диссоциации и рекомбинации молекул воды, принимая во внимание как каталитический, так и некаталитический механизмы расщепления воды. Полученные при этом фундаментальные знания могут быть полезны для оптимизации процессов переноса в мембранных системах, используемых в процессах электродиализа, нано/микрофлюидики, элекроосмоса, электрофореза и других
Теоретическое и экспериментальное исследование гравитационной конвекции в мембранных системах с учетом реакции диссоциации/рекомбинации молекул воды
2018 г.
Номер проекта: 
РФФИ № 16-08-00128 А
Роль: 
Исполнитель
Проект посвящен теоретическому и экспериментальному исследованию процессов переноса ионов соли в мембранных системах с учетом реакции диссоциации/рекомбинации молекул воды, гравитационной конвекции и вынужденной конвекции. Для теоретического исследования будут созданы новые 2D модели, позволяющие описать перенос ионов соли в мембранном канале в «допредельном» и «сверхпредельном» токовых режимах с учетом диффузии, электромиграции, реакции диссоциации/рекомбинации молекул воды, гравитационной конвекции и вынужденной конвекции. Будут разработаны новые алгоритмы численного и асимптотического решений краевых задач, соответствующих 2D математическим моделям электромембранных процессов с учетом вынужденной конвекции, гравитационной конвекции и реакции диссоциации/рекомбинации молекул воды. Особое внимание будет уделено разработке упрощенных моделей и формул, пригодных для инженерных расчетов. Будет создан и апробирован программный комплекс для компьютерного моделирования. Установлены фундаментальные закономерности процессов, протекающих в электромембранных системах в «допредельном» и «сверхпредельном» токовых режимах с учетом диффузии, электромиграции, реакции диссоциации/рекомбинации молекул воды, гравитационной конвекции и вынужденной конвекции. Это позволит использовать эти результаты для оптимизации конструкций электродиализных аппаратов, в том числе оптимизации их геометрических и технологических характеристик с целью интенсификации процессов переноса в электромембранных системах. Учет таких основных механизмов переноса ионов соли в электромембранных системах, как диффузия, электромиграция, вынужденная конвекция, гравитационная конвекция, и, в особенности, реакция диссоциации/рекомбинации молекул воды, а также различные свойства ионообменных мембран, определяет научную новизну проекта.
Влияние условий проведения поверхностной модификации ионообменных мембран слоями полиэлектролита на электрохимические свойства композитных мембран
2018 г.
Номер проекта: 
РФФИ № 18-58-16008 НЦНИЛ_а
Роль: 
Исполнитель
Целями проекта являются развитие понимания формирования структуры слоя полиэлектролита при поверхностной модификации ионообменных мембран и обнаружение подходов к получению композитных мембран с заданными свойствами. В ходе выполнения проекта будет определено, как на свойства поверхности раздела «композитная мембрана/раствор» влияют такие параметры модификации, как температура, толщина наносимого слоя и знак заряда фиксированных групп мембраны-подложки. Будет исследовано, как результирующие свойства поверхности раздела «мембрана - раствор» влияют на перенос ионов в допредельных и сверхпредельных токовых режимах. Будет определен химический состав поверхности композитной мембраны методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), заряд - методом измерения потенциала течения, гидрофобность - методом покоящейся капли и рельеф - методами оптической микроскопии срезов, профилометрии и атомно-силовой микроскопии; эти результаты будут связаны с электрохимическими свойствами, определяемыми из вольтамперограмм и хронопотенциограмм. Полученные знания будут использованы для определения приемов управляемого варьирования свойств поверхности ионообменных мембран. Будет расширено понимание влияния свойств поверхности мембраны на перенос ионов. Результаты выполнения проекта послужат фундаментальной основой для совершенствования мембран, эксплуатируемых в интенсивных токовых режимах, создания мембран, селективных к определенному сорту ионов, а также в устройствах микрофлюидики и микроэлектроники. По результатам проекта в соавторстве с зарубежными соисполнителями будет подготовлена 1 статья в журнале, индексируемом РИНЦ и WoS или Scopus.
Теоретическое и экспериментальное исследование влияния тепловых эффектов на гравитационную конвекцию в мембранных системах с амфолитами
2018 г.
Номер проекта: 
РФФИ № 16-48-230856 р_а
Роль: 
Исполнитель
Проект направлен на определение новых фундаментальных закономерностей и углубление понимания физико-химических процессов, имеющих место в каналах обессоливания электродиализаторов при переработке амфолит-содержащих растворов: виноматериалов, соков, молочных продуктов, продуктов микробиологической переработки биомассы (аминокислоты, анионы многоосновных карбоновых кислот), муниципальных сточных вод (анионы фосфорной кислоты) и др. Промышленная электродиализная переработка указанных продуктов активно используется в Краснодарском крае. Предварительные эксперименты свидетельствуют о существенном влиянии положения мембранного пакета в гравитационном поле Земли на процесс массопереноса при электродиализе амфолит-содержащих растворов. Это свидетельствует о возникновении гравитационной конвекции, которая в тех же условиях практически не наблюдается при электродиализе сильных электролитов (NaCl). Анализ экспериментальных данных позволяет предположить, что основной причиной такой конвекции могут быть тепловые эффекты: поглощение теплоты на границе раствор/анионообменная мембрана в результате депротонирования аниона-амфолита и выделение теплоты на некотором удалении (100-200 мкм) от межфазной границы в результате реакции рекомбинации с образованием молекулярной формы амфолита. Комплексное изучение этих явлений открывает возможность существенной интенсификации массопереноса при электродиализе амфолит-содержащих растворов, что и является основной целью проекта. Будет предложена новая двумерная математическая модель нестационарного неизотермического тепломассопереноса в проточных каналах обессоливания с учётом гравитационной конвекции; будут экспериментально получены вольтамперные характеристики и хронопотенциограммы ионообменных мембран в амфолит-содержащих растворах, находящихся в горизонтальном и вертикальном положении относительно поля тяжести земли; будет проведено сопоставление результатов численного моделирования с экспериментальными данными и на этой основе получены новые знания о степени влияния химических реакций на развитие гравитационной конвекции в электромембранных системах. Результатом исследования станут как фундаментальные научные знания о механизмах протекания гидродинамических и физико-химических процессов в электромембранных системах с амфолитами, так и практические рекомендации для повышения эффективности мембранных технологий переработки амфолит-содержащих растворов.