Научная тема: «КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ПОЛЯ И ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫХ СИСТЕМАХ»
Специальность: 02.00.05
Год: 2008
Отрасль науки: Химические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Предложенный метод многочастной лазерной интерферометрии, основанный на линейности и аддитивности смещения интерференционной полосы как функции концентрации и температуры, позволяет измерять in situ локальные концентрации многокомпонентных растворов.
  2. Формирование концентрационных полей в электромембранных системах имеет ряд специфических особенностей: нелинейность и несимметричность концентрационных профилей в растворе у мембран разной полярности; неравномерность и немонотонность распределения толщин диффузионных пограничных слоёв по координате подачи раствора в канале со свободным межмембранным расстоянием и с ионообменными спейсерами соответственно; концентрирование в диффузионном пограничном слое менее селективного к ионообменной мембране иона при электродиффузии тернарного электролита; разные знаки градиентов рН и температур по сравнению с градиентами концентрации обессоливаемого электролита на границах растворов с ионообменными мембранами при превышении предельной диффузионной плотности тока.
  3. Экспериментальная апробация методом лазерной интерферометрии математических моделей электродиализа при токах, не превышающих предельные диффузионные, установила корректность конвективно-диффузионных моделей ионного транспорта, учитывающих распределение плотности тока по координате направления подачи раствора, а также числа переноса ионов в растворах и мембранах.
  4. Автоколебательный характер концентрационного поля и уменьшение толщины диффузионного пограничного слоя при высокоинтенсивных токовых режимах связаны с возникновением конвективной неустойчивости, природа, масштаб и интенсивность которой определяются электрическими, гидродинамическими и геометрическими параметрами ЭМС.
  5. Расчёт коэффициентов молекулярной диффузии в ионообменных мембранах может быть осуществлён сочетанием аналитического решения сопряжённой краевой задачи одномерной стационарной диффузии в трёхслойной системе, включающей мембрану и прилегающие к ней диффузионные слои, с использованием экспериментально измеренных параметров диффузионных пограничных слоёв.
Список опубликованных работ
1.Шапошник В.А. Явления переноса в ионообменных мембранах / В. А. Шапошник, В. И. Васильева, О. В. Григорчук. – М.: МФТИ, 2001. – 200 с.

2.Vasil’eva V.I. Mathematical and experimental modelling of electrodialysis with ion-exchange membranes / V. I. Vasil’eva, V. A. Shaposhnik, O. V. Grigorchuk // Advances in Chemistry Research. – Vol. 2; Edit.: David V. Zinger. – N. Y.: Nova Science Publishers, 2007. – P.39-90.

3.Шапошник В.А. Локально-распределительный анализ бинарных растворов методом двухчастотной лазерной интерферометрии / В. А. Шапошник, В.И. Васильева, Р. Сурия, Д. Б. Праслов // Журн. аналит. химии. – 1990. – Т.45, № 5. – С.961-964.

4.Шапошник В.А. Интерферометрический метод измерения предельной плотности тока диффузии на ионообменных мембранах / В. А. Шапошник, В. И. Васильева, К. Кессоре // Электрохимия. – 1991. Т. 27, № 7. – С.891-895.

5.Васильева В.И. Профили концентраций в системе ионообменная мембрана-бинарный раствор сильных электролитов / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, Р. Сурия, Д. Б. Праслов // Электрохимия. – 1991. – Т. 27, № 7. – С.926-927.

6.Васильева В.И. Концентрационные профили растворов сильных и слабых электролитов на границе с анионообменной мембраной при электродиализе / В. И. Васильева, В. А. Шапошник // Химия и технология воды. – 1991 – Т. 13, № 2. – С.150-152.

7.Шапошник В.А. Интерферометрический метод измерения чисел переноса в растворах на границе с ионообменными мембранами / В. А. Шапошник, В. И. Васильева // Химия и технология воды. – 1991 – Т. 13, № 7. – С.607-610.

8.Васильева В.И. Локальные числа Шервуда в электромембранных системах / В. И. Васильева, В. А. Шапошник // Электрохимия. – 1994. – Т. 30, № 12. – С.1454-1457.

9.Shaposhnik V.A. Concentration field of solutions under electrodialysis with ion-exchanger membranes / V. A.Shaposhnik, V. I. Vasil’eva, D. B. Praslov // J.Membr.Sci. – 1995. – Vol. 101. – Р.23-30.

10.Шапошник В.А. Теоретическое и экспериментальное моделирование электродиализа с ионообменными мембранами и ионопроводящими спейсерами / В. А. Шапошник, Е. Н. Коржов, О. В. Григорчук, В. И. Васильева // Теория и практика сорбционных процессов: сб. науч. тр. / Воронеж. гос. ун-т. – Воронеж, 1997. – Вып. 22. – С.11-18.

11.Шапошник В.А. Концентрационные и температурные поля в растворах при электродиализе с биполярными и монополярными ионообменными мембранами / В. А. Шапошник, А. В. Малыгин, В. И. Васильева // Электрохимия. – 1997. – Т. 33, № 4. – С.439-443.

12.Shaposhnik V.A. Analytical model of laminar flow electrodialysis with ion-exchange membranes / V. A. Shaposhnik, V. A. Kuzminykh, O. V. Grigorchuk, V. I. Vasil’eva // J.Membr.Sci. – 1997. – Vol. 133. – P.27-37.

13.Шапошник В.А. Лазерная интерферометрия в исследованиях кинетики мембранных и ионообменных процессов / В. А. Шапошник, В. И. Васильева, М. Д. Малыхин, Е. О. Овчаренко // Теория и практика сорбционных процессов: сб. науч. тр. / Воронеж. гос. ун-т. – Воронеж, 1998. – Вып. 23. – С.73-80.

14.The effect of ion-conducting spacers on mass transfer – numerical analysis and concentration field visualisation by means of laser interferometry / V. A. Shaposhnik, O. V. Grigorchuk, E. N. Korzhov, V. I. Vasil’eva, V. Y. Klimov // J.Membr.Sci. – 1998. – Vol. 139. – P.85-96.

15.Васильева В.И. Лазерно-интерферометрический метод определения коэффициентов молекулярной диффузии в мембранах / В. И. Васильева, Е. Н. Коржов, В. А. Шапошник, Н. Е. Нагорных // Журн. физ. химии. – 1998. – Т.72, № 6. – С.1143-1146.

16.Шапошник В.А. Механизм облегченной диффузии аминокислот в катионообменных мембранах / В. А. Шапошник, В. И. Васильева,Е. О. Овчаренко // Теория и практика сорбционных процессов: сб. науч. тр. / Воронеж. гос. ун-т. – Воронеж, 1999. – Вып. 24. – С.23-25.

17.Лазерно-интерферометрическое исследование концентрационной поляризации ионообменных мембран при нестационарном электродиализе / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, Е. О. Овчаренко, С. В. Пирогова, И. А. Мануков-

ская // Теория и практика сорбционных процессов: сб. науч. тр. / Воронеж. гос. ун-т. – Воронеж, 1999. – Вып. 24. – С.43-44.

18.Математическое и экспериментальное моделирование электродиализа с ионообменными мембранами / О. В. Григорчук, В. А. Шапошник, В. И. Васильева, В. А. Кузьминых, Е. Н. Коржов // Конденсированные среды и межфазные границы. – 1999. – Т. 1, № 4. – С.341-347.

19.Васильева В.И. Лазерно-интерферометрическое исследование барьерного эффекта при электродиализе растворов аминокислот / В. И. Васильева, Т. В. Елисеева // Электрохимия. – 2000. – Т. 36, № 1. – С.35-40.

20.Григорчук О.В. Моделирование облегченной диффузии аминокислот в системе раствор/плоская ионообменная мембрана / О. В. Григорчук, В. И. Васи-льева, В. А. Шапошник, М. Метайе // Журн. Наука Кубани. – 2000. – Т.5,

№ 12. – С.5-7.

21. Васильева В.И. Лазерная интерферометрия в исследованиях кинетики электродиализа / В. И Васильева, В. А. Шапошник, М. Д. Малыхин // Журн. Наука Кубани. – 2000. – Т.5, №12. – С.54-56.

22. Распределение концентрации аминокислот при диффузии через катионообменную мембрану / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, О. В. Григорчук, М. Метайе, Е. О. Овчаренко // Журн. физ. химии. – 2000. – Т.74, № 5. – С.937-941.

23. Шапошник В.А. Интерферометрическое исследование концентрационной поляризации ионообменных мембран при электродиализе / В. А. Шапошник, В. И. Васильева, Е. В. Решетникова // Электрохимия. – 2000. – Т.36, № 7. – С.872-877.

24. Васильева В.И. Измерение коэффициентов диффузии в ионообменных мембранах методом лазерной интерферометрии / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, О. В. Григорчук, Е. О. Овчаренко // Журн. физ. химии. – 2001. – Т. 75, № 1. – С.139-144.

25. Сорбция аминокислот катионообменной мембраной / Е. О. Овчаренко, В. И. Васильева, В. А. Шапошник, О. А. Козадёрова, О. Н. Жиленкова // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2001. – Т. 1, № 1. – С.84-90.

26. Васильева В.И. Лазерная интерферометрия в исследовании электромем-бранных процессов / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, О. В. Григорчук, М. Д. Малыхин // Вестник ВГУ: Серия химия, биология. – 2001. – № 1. – С.127-134.

27. Васильева В.И. Локальный массоперенос при электродиализе с ионообменными мембранами и спейсерами / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, О. В. Григорчук // Электрохимия. – 2001. – Т. 37, № 11. – С.1339-1347.

28.Шапошник В.А. Оптический метод измерения чисел переноса в мембранах / В. А. Шапошник, В. И. Васильева, И. М. Мануковская // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2002. – Т. 2, №1. – С.40-47.

29.Васильева В.И. Лазерная интерферометрия в исследованиях кинетики электродиализа / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, О. В. Григорчук, М. Д. Малыхин // Электрохимия. – 2002. – Т.38, № 8. – С.949-955.

30.Васильева В.И. Диффузионные пограничные слои при транспорте алифатических кислот в электромембранных системах / В. И. Васильева, А. К. Решетникова // Электрохимия. – 2002. – Т.38, № 9. – С.1075-1081.

31.Васильева В.И. Разделение фенилаланина и глюкозы диализом с сульфокатионообменной мембранной / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, Е. О. Овчаренко, О. В. Григорчук // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2002. – Т.2, № 5-6. – С.535-544.

32. Григорчук О.В. Взаимное влияние концентрационных полей растворов секций деионизации и концентрирования при электродиализе с ионообменными мембранами / О. В. Григорчук, В. И. Васильева, В. А. Шапошник, В. А. Кузьминых // Электрохимия. – 2003. – Т.39, № 7. – С.859-866.

33. Васильева В.И. Облегченная диффузия аминокислот в анионообменных мембранах / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, И. А. Землянухина, О. В. Григорчук // Журн. физ. химии. – 2003. – Т.77, № 6. – С.1129-1132.

34. Васильева В.И. Взаимное влияние аминокислоты и моносахарида при диффузии через сульфокатионообменную мембрану / В. И. Васильева, О. В. Григорчук, Е. О. Овчаренко // Журн. физ. химии. – 2003. – Т.77, № 12. – С.2256-2261.

35. Васильева В.И. Концентрационные поля в растворах при стационарной диффузии неэлектролитов через ионообменные мембраны / В. И. Василье-ва, О. В. Григорчук, В. А. Шапошник // Журн. физ. химии. – 2004. – Т.78, № 9. – С.1683-1688.

36. Диффузионные пограничные слои на границе мембрана-раствор при высоко-интенсивных режимах электродиализа / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, В. И. Заболоцкий, К. А. Лебедев, И. П. Петруня // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2005. – Т.5, № 4 – С.545-560.

37.Экспериментальное и теоретическое исследование сверхпредельного состояния ионообменной мембранной системы / В. И. Васильева, В. А. Шапошник, В. И. Заболоцкий, К. А. Лебедев, Е. Г. Ловцов // Журн. Наука Кубани. – 2005. – № 1 – С.52-54.

38. Grigorchuk O.V. Local characteristics of mass transfer under electrodialysis demineralization / O. V. Grigorchuk, V. I. Vasil’eva, V. A. Shaposhnik // Desalination. – 2005. – Vol. 184. – P.431-438.

39. Шапошник В.А. Термоконвективная неустойчивость при электродиализе / В. А. Шапошник, В. И. Васильева, Р. Б. Угрюмов, М. С. Кожевников // Электрохимия. – 2006. – Т.42, №5. – С.595-601.

40. Шапошник В.А. Диффузионные пограничные слои при электродиализе / В. А. Шапошник, В. И. Васильева, О. В. Григорчук // Электрохимия. – 2006. – Т.42, № 11. – С.1340-1345.

41. Vasil’eva V.I. Limiting current density in electromembrane systems with weak electrolytes / V. I. Vasil’eva, O. V. Grigorchuk, V. A. Shaposhnik // Desalination. – 2006. – Vol. 192. – P.401-407.

42. Vasil’eva V.I. The membrane-solution interface under high-performance current regimes of electrodialysis by means of laser-interferometry / V. I. Vasil’eva, V. A. Shaposhnik, O. V. Grigorchuk, I. P. Petrunya // Desalination. – 2006. – Vol. 192. – P.408-414.

43.Экспериментальная апробация математической модели сверхпредельного состояния ионообменной мембранной системы / В. И. Заболоцкий, В. А. Шапошник, В. И. Васильева, К. А. Лебедев, Е. Г. Ловцов // Журн. Наука Кубани. – 2007. – № 1. – С.41-45.

44. Васильева В.И. Концентрационные поля и явления переноса в электромембранных системах / В.И. Васильева // Вестник ВГУ: Серия химия, биология. – 2007. – № 1. – С.17-25.

45. Микроскопический анализ морфологии поверхности ионообменных мем-бран / В.И. Васильева, В.И. Заболоцкий, Н.А. Зайченко, М.В. Гречкина, Т.С. Ботова, Б.Л. Агапов // Вестник ВГУ: Серия химия, биология. – 2007. – № 2. – С.7-16.