Математическая модель диффузии, конвекции и электромиграции компонентов раствора ионов натрия, дигидрофосфата и водорода, молекул ортофосфорной кислоты одновременно в половине канала обессоливания электродиализатора, примыкающей к анионообменной мембране.
Аннотация к работе
Амфолиты могут проявлять как кислотные, так и основные свойства в зависимости от PH раствора и вступать в реакции протонирования-депротонирования с растворителем (водой) или друг с другом, что также сопровождается тепловыми эффектами. Помимо джоулева разогрева в растворе NAH2PO4 происходит поглощение теплоты Q1 на границе раствор/анионообменная мембрана в результате диссоциации (депротонирования) аниона-амфолита H2PO4-: , (1) и поглощение теплоты Q2 на некотором удалении от межфазной границы в результате реакции рекомбинации молекулярной формы - ортофосфорной кислоты: . Согласно этой модели, протоны появляются в обедненном диффузионном слое вследствие их доннановского исключения из мембраны и диссоциации НСО3-на границе мембрана / раствор и рекомбинируют с НСО3-на некотором расстоянии от мембраны внутри диффузионного слоя. Чтобы теоретически изучить взаимодействие вынужденной и гравитационной конвекций, реакций протонирования/депротонирования, а также джоулева разогрева раствора и переноса тепла через мембраны, построим математическую модель нестационарного переноса амфолит-содержащих растворов (NAH2PO4) в половине гладкого прямоугольного КО электродиализного аппарата (ЭДА) (рис. Ионы водорода и гидрофосфата образуются в результате реакции диссоциации (депротонирования) аниона-амфолита H2PO4-, происходящей на границе раствор/анионообменная мембрана с поглощением теплоты Q1 (1) Эту реакцию проще всего учесть в граничных условиях.В статье предложена новая математическая модель гравитационной конвекции в растворах амфолитов в виде краевой задачи для системы дифференциальных уравнений с частными производными. Указаны необходимые краевые и начальные условия для однозначной разрешимости системы дифференциальных уравнений.