Étude de l’électromigration dans les membranes échangeuses d’ions

Laboratoire d’électrochimie, ERA 310 Université Paris VI, 4, Place Jussieu, 75230 Paris Cedex 05, France.

Résumé

Au moyen d’expériences d’électrophorèse mettant en jeu des traceurs radioactifs et stables, on a mesuré la mobilité des ions sodium et chlorure, ainsi que la mobilité électroosmotique de l’eau dans la membrane Asahi CK 1 (homogène, obtenue par sulfonation d’un copolymère styrène-divinyl-benzène).

Les résultats ainsi obtenus et ceux d’autodiffusion provenant d’un précédent travail ont été discutés successivement selon le point de vue de la relation de Nernst-Einstein, de celui de la thermodynamique des processus irréversibles, et enfin à l’aide d’un modèle simplifié de friction de Spiegler.

Dans la membrane, compte tenu du transport de l’eau, le rapport FD/RTu vaut environ 1,50, au lieu de 1 pour un système idéal.

Comme ce résultat est très voisin de celui obtenu pour une solution de NaCl de même force ionique, nous avons attribué cet écart à la loi de Nernst-Einstein à des interactions électrostatiques dans la membrane.

Dans le traitement par la TPI ou par le modèle de friction, cette interaction doit intervenir sous la forme de coefficients croisés Li * i ou fi * i. Ces coefficients incluent des termes d’interaction qui interviennent en électromigration, mais dont certains n’interviennent pas en diffusion.

Abstract

The mobility of sodium and chloride ions and the electro-osmotic water transport were measured by electromigration experiments using radioactive and stable tracers for an Asahi CK 1 cation exchange membran (homogeneous sulfonated polystyren D.V.B. copolymer).

These results combined with earlier self-diffusion data have been discussed in terms of the Nernst-Einstein relation, the thermodynamics of irreversible processes, and the simple Spiegler’s friction model.

It has been shown that within the membrane, after water transport correction, the ratio FD/RT.u is nearly equal to 1.5, instead of 1 as expected for ideal systems. This result being similar to that obtained for a sodium chloride solution with the same ionic strength, the deviation to the Nernst-Einstein law is interpreted as due to electrostatic interactions within the membran.

In the T.I P or the friction model, this interaction must appear as cross coefficients Li * i or fi * i

These cross coefficients contain interaction terms which arise in the mathematical expression of the electromigration process, while few of them do not occur in self-diffusion