ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ОКОЛО НАНОФИЛЬТРАЦИОННЫХ МЕМБРАН ПРИ БАРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

Автор: Илья Иванович Ольберг

Соавторы: Пономарев Р.Р., Ганченко Г.С., Моршнева И.В, Демехин Е.А.

Организация: ЮФУ, студент

Повсеместная потребность в компактных источниках энергии привела к созданию большого количества различных батарей, в состав которых входит как лёгкие металлы, типа лития, так и тяжёлые, типа кобальта и никеля. Их переработка и повторное использование затруднено трудоемкостью разделения лития от тяжёлых металлов из растворов электролитов. Одним из перспективных методов является электробаромембранный способ разделения [1]. Этот метод подразумевает использование нанофильтрационных мембран, которые имеют поры больших размеров по сравнению с обратноосмотическими мембранами, что делает их менее селективными для ионов, но увеличивает их гидродинамическую проницаемость [2].

В данном докладе будут представлены результаты численного моделирования электроконвекции в электробаромембранной ячейке. Такая ячейка состоит из двух полостей, заполненных электролитом, разделённых тонкой нанофильтрационной мембраной (см. рис.). На систему подаётся разность электрических потенциалов, что приводит к электрокинетическим процессам. В одной из камер создаётся повышенное давление, что приводит к гидродинамическим течениям через пористую мембрану.

Было исследовано влияние градиента давления на электрокинетическую неустойчивость, которая возникает около ионоселективных мембран при достаточно больших напряжённостях внешнего электрического поля [3, 4]. Наличие электроконвекции, с одной стороны, усиливает электрический ток, проходящий через мембрану, но, с другой стороны, приводит к перемешиванию электролита около мембраны, что затрудняет процесс разделения ионов металлов в области вихреобразования.

Работа выполнена при поддержке РНФ, грант № 22-79-10085.