В работе рассмотрены тенденции развития технологического оформления электромембранных методов разделения, динамично развивающейся технологии, характеризующейся высокой эффективностью, простотой эксплуатации и обслуживания. На сегодняшний день исследования технологии электромембранного разделения проводятся как с целью оптимизации и улучшения характеристик стандартных элементов, так в связи с разработкой и внедрением новых материалов и процессов. Выявлено четыре основных вектора развития технологий электромембранного разделения. Новые подходы и методики электромембранного разделения промышленных растворов, в том числе широкое внедрение математического моделирования для описания процессов протекающих в аппаратах, на анионообменных или катионообменных мембранах, изменение плотности тока в аппарате. Усовершенствование или разработка новых электромембранных аппаратов и устройств, результатом является увеличение площади соприкосновения, которое предлагается достичь или путем изменения формы, количества мембран или их пористости и шероховатости. Разработка новых типов мембран и материалов для их изготовления, изменяющих структуру и физико-химические свойства мембран, включает внедрение в состав мембран разнообразных компонентов (углеродных квантовых точек, наночастиц оксидов металлов и др.), физико-химическия воздействия на мембрану, изменяющие ее на этапе формирования. Интеграция мембранного разделения и электрохимии, привела к разработке электропроводящих мембран, в состав которых включены углеродные наноматериалы, обладающие превосходной электропроводностью и стабильность. Цель исследований в данном направлении, уменьшение загрязнения мембран. Мембраны с электрохимическим действием могут своевременно разлагать мелкие органические загрязнители, механизмы воздействия на которые при обычным мембранным разделением отсутствуют.

1. Сазонов О.О., Панов Н.М., Дулмаев С.Э. Клинов А.В. и др. Первапорационные характеристики элементорганических полиуретанов // Вестник Технологического университета. 2023. Т. 26. № 2. С. 73–78.

2. Selatile K., Ray S.S., Kumar N., Ojijo V. et al. Fabrication of Advanced 2D Nanomaterials Membranes for Desalination and Wastewater Treatment // Two-Dimensional Materials for Environmental Applications. 2023. P. 245–268. doi: 10.1007/978–3–031–28756–5_8

3. Назаров В.Г., Нагорнова И.В., Столяров В.А., Доронин Ф.А. и др. Влияние фторирования сверхвысокомолекулярного полиэтилена и композитов на его основе на поверхностную структуру и свойства // Химическая физика. 2018. №. 12. С. 63–73. doi:10.1134/S0207401X18110080

4. Li H., Huang L., Li X., Huang W. et al. Calcium-alginate/HKUST1 interlayer-assisted interfacial polymerization reaction enhances performance of solvent-resistant nanofiltration membranes // Separation and Purification Technology. 2023. № 309. P. 123031. doi:10.1016/j.seppur.2022.123031

5. Лебедева О.В., Сипкина Е.И. Полимерные композиты и их свойства // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022. Т. 12. № 2 (41). С. 192–207. doi: 10.21285/2227–2925–2022–12–2–192–207

6. Sinha Ray S., Singh Bakshi H., Dangayach R., Singh R. et al. Recent developments in nanomaterials-modified membranes for improved membrane distillation performance // Membranes. 2020. V. 10. №. 7. P. 140. doi:10.3390/membranes10070140

7. Das R., Ali M.E., Abd Hamid S.B., Ramakrishna S. et al. Carbon nanotube membranes for water purification: A bright future in water desalination // Desalination. 2014. №. 336. P. 97–109. doi:10.1016/j.desal.2013.12.026

8. Zhao D.L., Chung T.–S. Applications of carbon quantum dots (CQDs) in membrane technologies: A review // Water Res. 2018. №. 147. P. 43–49. doi:10.1016/j.watres.2018.09.040

9. Филимонова А.А., Чичиров А.А., Печенкин А.В., Чичирова Н.Д. Оптимизация гидродинамического режима в камерах проточного электромембранного аппарата // Мембраны и мембранные технологии. 2023. Т. 13. № 1. С. 15–22.

10. Сайт Роспатента. URL: http://www.fips.ru/

11. Google Patents. URL: https://patents.google.com

12. Заболоцкий В.И., Березина Н.П., Никоненко В.В., Шудренко А.А. Развитие мембранных технологий на основе электродиализа в России // Наука Кубани. 2010. № 3. С. 4–10.

13. Лепеш Г.В., Панасюк А.С., Лепеш Г.В., Чурилин А.С. Современные методы очистки сточных вод промышленных предприятий // Технико-технологические проблемы сервиса. 2016. № 3(37). С. 14–23.

14. Козадерова О.А. Нифталиев С.И., Ким К.Б. Применение биполярных мембран МБ2, модифицированных гидроксидом хрома (III), для конверсии сульфата натрия // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2019. Т. 62. № 3. С. 30–36.

15. Евдокимов И.А., Толмачев Л.И., Бондарчук А.Д. Классический и биполярный электродиализ в инновационных технологиях переработки творожной сыворотки // Молочная промышленность. 2018. № 9. С. 69–73.

16. Тураев Д.Ю., Колесников В.А., Попов А.Н. Теоретические и практические основы регенерации и утилизации мембранным и безмембранным электролизом сернокислых растворов травления меди, применяемых в производстве печатных плат // Теоретические основы химической технологии. 2021. Т. 55. № 1. С. 87–98.

17. Ткаченко Д.О., Зажигаева К.В. Применение установок электродеионизации в практике водоподготовки на тепловых электрических станциях // Новая наука: От идеи к результату. 2016. № 4–1. С. 87–89.

18. Strnad J., Kincl M., Beneš J., Svoboda M. et al. Overlimiting mechanisms of heterogeneous cation-and anion-exchange membranes: A side-by-side comparison // Desalination. 2024. №. 571. P. 117093. doi:10.1016/j.desal.2023.117093

19. Бурчу М.П., Липин А.Г., Шибашов А.В. Моделирование процесса разделения растворов электролитов в электромембранном аппарате // Математические методы в технике и технологиях – ММТТ. 2013. № 3. С. 83–85.

20. Uzdenova A., Urtenov M. Potentiodynamic and galvanodynamic regimes of mass transfer in flow-through electrodialysis membrane systems: Numerical simulation of electroconvection and current-voltage curve // Membranes. 2020. V. 10. №. 3. P. 49. doi: 10.3390/membranes10030049

21. Su X., Hatton T.A. Electrosorption at functional interfaces: from molecular-level interactions to electrochemical cell design // Physical Chemistry Chemical Physics. 2017. № 19(35). P. 23570–23584. doi: 10.1039/c7cp02822a

22. Лазарев К.С., Ковалев С.В., Лазарев С.И., Кочетов В.И. Проектирование и расчет электробаромембранных аппаратов плоскокамерного типа для очистки промышленных стоков // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2013. № 5. С. 5–9.

23. Хохлов П.А., Шестаков К.В., Лазарев Д.С. О некоторых особенностях разработки электродиализатора с охлаждающими трубками // Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент. Материалы XI Международной научно-инновационной молодежной конференции. Тамбов, 2019. С. 212–214.

24. Шестаков К.В., Лазарев С.И., Селиванов Ю.Т. Математическое описание и методика расчета технологических параметров электродиализного аппарата для очистки сточных вод химических производств // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2020. № 1. С. 32–34.

25. Кононенко Н.А., Демина О.А., Лозаa Н.В., Долгополов С.В. и др. Теоретическое и экспериментальное исследование предельного диффузионного тока в системах с модифицированными перфторированными сульфокатионитовыми мембранами // Электрохимия. 2021. Т. 57. № 5. С. 283–300.

26. Вайнертова К., Кршивчик Й., Недела Д., Странска Э. и др. Полимерные связующие для ионообменных мембран с повышенной механической стойкостью // Производство и использование эластомеров. 2016. № 2. С. 33–42.

27. Лебедева О.А., Седелкин В.М., Потехина Л.Н. Технология получения и характеристики хитозановых нанофильтрационных мембран // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2022. Т. 65. № 1. С. 58–65. doi: 10.6060/ivkkt.20226501.6340

28. Sun M., Wang X.X., Winter L.R., Zhao Y.M. et al. Electrified Membranes for Water Treatment Applications // ACS ES&T Engg. 2021. №. 1. P. 725–752. doi:10.1021/acsestengg.1c00015

29. Zhang Z.X., Huang G.H., Li Y.P., Chen X.J. et al. Electrically conductive inorganic membranes: A review on principles, characteristics and applications // Chem. Eng. J. 2022. № 427. P. 131987. doi:10.1016/j.cej.2021.131987

30. Patil J.J., Jana A., Getachew B.A., Bergsman D.S. et al. Conductive carbonaceous membranes: recent progress and future opportunities // J. Mater. Chem. A. 2021. №. 9. P. 3270–3289. doi:10.1039/D0TA08928A

31. Ahmed F., Lalia B.S., Kochkodan V., Hilal N. et al. Electrically conductive polymeric membranes for fouling prevention and detection: A review // Desalination. 2016. №. 391. P. 1–15. doi:10.1016/j.desal.2016.01.030

32. Fan X., Zhao H., Liu Y., Quan X. et al. Enhanced permeability, selectivity, and antifouling ability of cnts/Al2 O3 membrane under electrochemical assistance // Environ. Sci. Technol. 2015. №. 49. P. 2293–2300. doi: 10.1021/es5039479

33. Fan X., Zhao H., Quan X., Liu Y. et al. Nanocarbon-based membrane filtration integrated with electric field driving for effective membrane fouling mitigation // Water Res. 2016. №. 88. P. 285–292. doi: 10.1016/j.watres.2015.10.043