Transport d’eau dans les membranes échangeuses de cations

II. — Influence des couches de polarisation en convection naturelle

Laboratoire de Chimie Macromoléculaire, Faculté des Sciences et des Techniques de Rouen, 76130 Mont-Saint-Aignan, France.

Résumé

Les concentrations interfaciales d’une membrane échangeuse d’ions polarisée par électrodialyse en convection naturelle verticale sont obtenues par mesure du potentiel de surtension de concentration entre les deux faces de la membrane.

Le choix convenable des conditions expérimentales permet de réaliser des profils tels que les concentrations interfaciales sont identiques (méthode EQUI).

Dans ces conditions, les mesures du flux d’eau conduisent à l’électroosmose pure et le nombre de transport d’eau trouvé est indépendant de la densité de courant.

Au contraire, dans le cas général d’une membrane polarisée en régime sous critique, on observe une dépendance entre le nombre de transport d’eau et la densité de courant. Une analyse théorique du système qui tient compte en particulier de l’hydrodynamique dans les films de diffusion a été développée; elle permet d’interpréter les phénomènes observés ainsi que des résultats de la littérature.

Abstract

The interfacial concentrations of an ion-exchange membrane polarized by electrodialysus in vertical natural convection have been measured by a method using the concentration overpotential between the two sides of the membrane.

If suitable experimental conditions are chosen, profiles for which the interfacial concentrations are identical on both sides can be obtained. Under these specific conditions measurement of the water flux gives the so-called pure electroosmosis; therefore the water-transport number is independent of the current density.

However, in the general case of a polarized membrane, below the limiting current density, the water transport number is found to be current-dependent.

A theoretical analysis of the system using both membrane parameters and hydrodynamics in the diffusion layer has been developed; it provides an interpretation of the observed phenomena as well as of previous results described in the literature.