Перенос ионов в трехслойных ионообменных мембранных системах при интенсивных токовых режимах

3

Рис. 4. Зависимости экспериментальных чисел переноса ионов Na+ от плотности протекающего тока, обобщенные по литературным данным: 1 (T+) – случай мембран с ионогенными группами с низкой каталитической активностью; 2 (T0) – случай мембран с каталитически активными ионогенными группами; 3 (T-) – случай мембран с каталитически высокоактивными ионогенными группами.

3. Задается начальная толщина диффузионного слоя (I) .

4. С помощью итерационной процедуры находятся величины , , распределения напряженности электрического поля и концентраций в диффузионных слоях и в мембране.

5. По полученному распределению напряженности электрического поля находится падение потенциала во всей системе .

6. Значения и сравниваются, и если условие малости относительной погрешности несовпадения экспериментальных и расчетных данных заданной точности не достигает, то по методу Ньютона находится новое значение , после чего осуществляется переход к пункту 4. В противном случае осуществляется выход из процедуры.

В диссертационной работе проведены расчеты для девяти случаев комбинации кривых T+, T0, T- (рис. 4), отражающих зависимость эффективных чисел переноса от плотности тока, с вольт-амперными кривыми U-, U0, U+, представленными на рис. 3.

Найдена зависимость толщины диффузионного слоя от плотности тока (рис. 5), которая поддается прямой верификации с помощью измерения d(i) методом лазерной интерферометрии. Кроме этого параметра, с помощью модели получено распределение концентраций в диффузионном слое, распределениz напряженности электрического поля и плотности заряда.

Рис. 5. Численный расчет зависимости безразмерной толщины диффузионного слоя от плотности протекающего тока для различных комбинаций вольт-амперных кривых и зависимостей чисел переноса от плотности протекающего тока : 1 – T-—U+; 2 – T-—U0; 3 – T-—U-; 4 – T0—U+; 5 – T0—U0; 6 – T0—U-; 7 – T+—U+; 8 – T+—U0; 9 – T+—U- .

Из полученных расчетных данных (рис. 5) видно, что толщина отдающего противоионы диффузионного слоя резко уменьшается с ростом плотности тока. Это можно объяснить тем, что у поверхности мембраны появляется неоднородный объемный заряд. В результате взаимодействия внешнего электрического поля и объемного заряда возникают электрические силы, действующие на раствор. С другой стороны, протекающая диссоциация воды (о чем можно судит по снижению величин эффективных чисел переноса противоионов с ростом тока (рис. 4)) «сбивает» пространственный заряд (рис. 6) и существенного уменьшения толщины диффузионного слоя в этом случае нет (рис. 5, кривые 1, 2, 3).

Перейти на страницу:
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Роль насекомых в экологическом равновесии
В связи с тем, что насекомые очень быстро растут и невероятно плодовиты, влияние их на окружающую среду трудно преувеличить. У них больше всего форм жизни, которые участвуют в круговороте в ...

Многообразие форм поведения
Поведение – это врожденные активные действия животного и их вариации в ответ на воздействие внешних и внутренних факторов. Все разновидности индивидуального, репродуктивного и социального п ...

Двуствочатые моллюски
Двуствочатые моллюски ...