Мембранная электрохимия

Главная » Литература » Статьи » Мембранная электрохимия
Автор: Шапошник В.А.
Год издания: 1999

Новые научные дисциплины создаются не только делением исходной науки на составные части, но и объединением разных научных направлений и дисциплин. Развитие новой научной дисциплины – мембранной электрохимии является примером такого синтеза. Сначала независимо развивалась наука о мембранах (мембранология, мембраника). Этимология слова “мембрана” (от лат. membrana – кожица) указывает на то, что человек не изобрел мембрану, а взял у природы готовую идею. Поэтому не случайно, что наука о мембранах начиналась с экспериментов Ж.А. Нолле по разделению этанола и воды диализом со свиным пузырем в качестве полупроницаемой мембраны (1748 год). Затем А. Фик, экспериментируя с коллодиевыми мембранами, изучал законы диффузии (1855 год), а Т. Грэм применил коллодиевые мембраны для разделения “истинных” и коллоидных растворов, их идентификации, положив начало коллоидной химии (1861 год). После создания А. Вольта в 1800 году гальванического элемента А. Карлейл и У. Николсон применили его в том же году для электролиза водных растворов со- лей. Этим исследованием было положено начало электрохимии как науки

Синтез мембранной науки и электрохимии был осуществлен при решении конкретной практической задачи – очистке сахара от минеральных примесей методом электродиализа, предложенным Майгротом и Сабатесом в 1890 году [1]. Электродиализатор представлял собой электролизер, разделенный на секции пергаментной мембраной. В то время еще не было представлений об избирательности мембран. Новые идеи пришли от биологов Лёба и Бойтнера, которые, изучая проницаемость яблочной шкурки, нашли ее предпочтительной для катионов по сравнению с анионами. Наука в очередной раз продемонстрировала уникальные креативные возможности экспериментов с яблоками (вспомним яблоко, которое привело Ньютона к открытию закона всемирного тяготения).

Настоящий прогресс мембранной электрохимии начался с 1950 года, когда впервые были синтезированы катионообменные мембраны, избирательно проницаемые для катионов, и анионообменные мембраны, избирательно проницаемые для анионов. В 1952 году они были применены при электродиализе. Реализуя идею К. Майера и В. Штраусса о чередовании функций катионообменных и анионообменных мембран при электродиализе, в Южно-Африканском Союзе в 1955 году создали электродиализную установку, предназначенную для опреснения шахтных вод золотых копей и снабжения поселка водой. В настоящее время электродиализ с ионообменными мембранами является наиболее экономичным методом опреснения солоноватых вод с концентрацией от 1,5 до 10 г/л солей. Общая производительность электродиализных установок в Европе превышает производительность любого другого метода деминерализации, а в США электродиализ несколько уступает только другому мембранному методу – обратному осмосу.

Электродиализа развивались теоретические основы мембранной электрохимии, адекватные другим современным научным дисциплинам, и создавались новые области ее практического применения.

Скачать файл - Мембранная электрохимия