Коллоидный журнал

В рамках термодинамики неравновесных процессов, на основе предложенной автором ранее ячеечной модели заряженной мембраны, вычислены электродиффузионный коэффициент и диффузионная проницаемость ионообменной мембраны, рассматриваемые как кинетические коэффициенты матрицы Онзагера. Предполагается, что мембрана состоит из упорядоченной совокупности пористых заряженных частиц сферической формы, помещенных в сферические оболочки, заполненные раствором бинарного электролита. Аналитически решены краевые задачи для определения диффузионной проницаемости и электродиффузионного коэффициента такой мембраны в случае граничного условия Кувабары на поверхности ячейки. Рассмотрение ведется в рамках малого отклонения параметров системы от их равновесных значений при наложении внешних полей. Исследованы различные частные случаи полученных точных аналитических формул, в том числе бинарного симметричного электролита и идеально селективной мембраны. Показано, что электродиффузионный коэффициент катионообменной мембраны, который определяет плотность диффузионного тока при заданном перепаде концентрации электролита или плотность потока соли при заданном перепаде электрического потенциала, с увеличением концентрации электролита может, как и удельная электропроводность, монотонно расти от нуля (с точкой перегиба графика или без нее), а может и уменьшаться, достигая максимума при невысоких концентрациях электролита. Поведение интегрального коэффициента диффузионной проницаемости (при отсутствии тока) с ростом концентрации электролита зависит от соотношения между физико-химическими и геометрическими параметрами системы и может варьироваться от монотонного роста или монотонного падения во всем диапазоне концентраций до экстремальной зависимости с достижением максимума или минимума. Такое поведение находит свое подтверждение в экспериментах.