Membranes composites contenant des nanoparticules d'échangeurs d'ions inorganiques pour le dessalement électrodialytique du glycérol

Contexte

L'électrodialyse est appliquée comme solution à différents problèmes :traitement de l'eau et conditionnement de l'eau [1], en particulier l'élimination des composants ioniques toxiques des eaux souterraines [2,3,4] ou la préparation de l'eau à partir des déchets liquides de l'industrie laitière pour le lavage des équipements [ 5], le traitement du concentré d'osmose inverse [6], ou des déchets secondaires après la régénération du sorbant [7], le dessalement du concentré de protéines [8], la production d'acides organiques [9] et de nombreuses autres tâches pratiques.

Un problème pratique très important est le traitement de solutions non aqueuses, par exemple le glycérol, qui se forme comme sous-produit lors de la production de biodiesel [10]. Le glycérol peut également être utilisé pour la synthèse de dihydroxyacétone, succinique, propionique, acide citrique, pigments, etc. [11], pour la production de gaz de synthèse [12] et même comme carburant [13]. Cependant, un dessalement préalable en profondeur est nécessaire car le glycérol produit de cette manière contient une grande quantité de composants minéraux (principalement du NaCl). La méthode de purification la plus courante est la distillation extrêmement énergivore [14]. L'échange d'ions [15] ainsi que l'osmose inverse [16] n'ont pu être appliqués qu'à une solution légèrement minéralisée. L'ultrafiltration, qui a été proposée pour éliminer l'acide de palme et l'acide oléique du glycérol [17], ne peut pas être appliquée au dessalement.

On s'attend à ce que l'électrodialyse soit la méthode la plus appropriée pour le dessalement du glycérol puisque le processus peut être utilisé pour éliminer les ions inorganiques de solutions à large intervalle de concentration [18, 19]. L'électrodialyse bipolaire a été développée plus tôt pour le dessalement du glycérol :le degré de déminéralisation supérieur à 80 % était atteint avec des pertes de glycérol inférieures à 2 % [18]. Traditionnellement, les membranes polymères échangeuses d'ions sont utilisées pour l'électrodialyse [20]. Dans le cas du glycérol brut, qui contient une quantité élevée d'additifs organiques, un encrassement des membranes polymères est attendu [21,22,23].

Dans le cas des matériaux pour séparation baromembranaire, modification des membranes avec des nanoparticules inorganiques (SiO₂ [24], Fe₂ O₃ [25], ZrO₂ [26, 27], TiO₂ [28], l'hydrophosphate de zirconium [29]) assure leur stabilité contre l'encrassement par les matières organiques. Une approche similaire a été appliquée aux membranes échangeuses d'ions pour les piles à combustible [30,31,32]. Les fonctions du modificateur inorganique sont d'améliorer la conductivité protonique des membranes et d'empêcher leur déshydratation à haute température. Ces dernières années, les membranes organiques-inorganiques pour l'électrodialyse ont été étudiées [33,34,35,36,37]. Les nanoparticules d'échangeurs d'ions inorganiques transforment même un polymère inerte en membrane échangeuse d'ions [35], de la même manière que les membranes en céramique [38,39,40]. Cependant, les membranes polymères échangeuses d'ions sont empoisonnées par des solvants organiques [41, 42] :la réorganisation de leur structure poreuse entraîne une détérioration des propriétés fonctionnelles, par exemple, elle améliore le croisement du méthanol [42]. Cela influence sans aucun doute l'emplacement des particules inorganiques, qui doivent être non agrégées afin de fournir un taux élevé de transport d'ions [43, 44].

L'objectif du travail était d'obtenir des membranes organiques-inorganiques pour le dessalement de solutions non aqueuses, qui combineraient une structure stable dans ces milieux, une sélectivité de charge élevée, une conductivité électrique considérable et une stabilité contre l'encrassement par les matières organiques. La tâche du travail est le développement des méthodes de modification utilisant des résines échangeuses d'ions comme matrices polymères modèles puisque ces matériaux sont utilisés pour la préparation de membranes hétérogènes. D'autres problèmes sont l'application de la technique de modification à la préparation des membranes, l'étude de la morphologie et des propriétés fonctionnelles des matériaux composites, le test des membranes dans le processus de dessalement du glycérol brut.

Du dioxyde de zirconium hydraté (HZD) a été utilisé comme modificateur de la membrane échangeuse d'anions. Cet échangeur d'ions démontre une capacité d'échange d'anions en milieu acide et neutre [45]. L'hydrophosphate de zirconium amorphe (ZHP) a été appliqué à la modification des membranes échangeuses de cations. Cet échangeur d'ions inorganique possède une capacité d'échange élevée, il est chimiquement stable et ne nécessite aucun réactif chimique coûteux pour la synthèse.

Expérimental

Solutions pour l'électrodialyse

L'effluent obtenu lors de la production de biodiesel (usine de distillerie Trostyanetz de "Ukrspirt State Comrany", Ukraine) a été utilisé pour les enquêtes. Cette solution à base de glycérol contenait de l'eau (10 % en masse), des impuretés organiques (8 % en masse) et 1000 mol m ⁻³ NaCl. Des solutions aqueuses de NaCl ont également été utilisées pour les mesures potentiométriques et d'impédance.

Modification des résines échangeuses d'ions

Les résines granulées de type gel de polystyrène-divinylbenzène, à savoir Dowex HCR-S (échangeur de cations fortement acide) et Dowex Marathon A (échangeur d'anions fortement basique), qui avaient été produites par la société Dow Chemical, ont fait l'objet de recherches préliminaires. Elle était nécessaire pour les investigations des composites en microscopie électronique à transmission (MET) et pour le choix de la méthode de modification la plus adaptée. L'échangeur de cations et l'échangeur d'anions ont été modifiés avec ZHP et HZD, respectivement.

La première série d'échantillons a été préparée selon les étapes suivantes :(i) imprégnation de la résine avec de l'eau, (ii) imprégnation de la résine humide avec un 1 M ZrOCl₂ solution pendant 24 h à 298 K (un rapport des volumes de la résine et de la solution était de 1:20), (iii) lavage de la résine avec une solution de HCl (10 mol m ⁻³ ) jusqu'à pH constant de l'effluent (environ 2) pour éliminer le plus complètement possible l'électrolyte supplémentaire sorbé, (iv) traitement de la résine avec un 1 M H₃ Bon de commande₄ solution à 298 K (le rapport des volumes de la résine et de la solution était de 1:10) suivi d'un lavage à l'eau déminéralisée jusqu'à réaction neutre de l'effluent, (v) traitement aux ultrasons à 30 kHz au moyen d'une bandeline appareil (Bandelin , Hongrie) afin de nettoyer la surface externe des granulés, et (vi) un traitement au glycérol suivi d'un lavage à l'eau déminéralisée et d'un séchage dans un dessiccateur sur CaCl₂ à température ambiante jusqu'à masse constante. Après l'étape (v), une partie de la résine a été prélevée et séchée au dessiccateur.

Concernant l'échangeur d'anions, la procédure de modification était similaire. Cependant, une solution mixte (1 M ZrOCl₂ et 7 M HCl) a été utilisé pour l'imprégnation de la résine (étape ii), 7 M HCl a été utilisé pour le lavage jusqu'à disparition de la turbidité de l'effluent après neutralisation (étape iii). Le constituant inorganique a été précipité avec un 1 M NH₄ Solution d'OH (étape iv).

La deuxième série d'échantillons a été préparée de manière similaire; cependant, 0,1 M ZrOCl₂ solution dans du glycérol a été utilisée pour l'imprégnation de la résine. Solutions de H₃ Bon de commande₄ ou NH₄ OH dans le glycérol ont été utilisés pour la précipitation de ZHP ou HZD, respectivement.

Modification des membranes échangeuses d'ions

Membranes hétérogènes échangeuses de cations (CM) CMI 7000 et échangeuses d'anions (AM) AMI 7000 (Membrane International ), dont l'épaisseur à l'état de gonflement est d'environ 600 μm, ont été étudiées. Les membranes ont été modifiées avec HZP et HZD, respectivement. La procédure de modification était similaire à celle décrite ci-dessus pour la deuxième série d'échantillons. Après le dernier séchage, les membranes ont été pesées.

SEM et TEM

Les investigations des membranes avec une méthode de microscopie électronique à balayage (MEB) ont été fournies au moyen de JEOL JSM 6700 F et JEOL JFC-1600 microscopes (JEOL, Japon). Au préalable, une couche de platine a été déposée sur l'échantillon à 3 Pa à l'aide d'une coucheuse fine JEOL JFC-1600 Auto (JEOL, Japon). Un JEOL JEM 1230 un microscope électronique à transmission (JEOL, Japon) a été appliqué à des résines échangeuses d'ions broyées. Avant les investigations, les membranes et les résines étaient traitées par ultrasons.

Enquête sur le transport ionique

Une cellule divisée à deux compartiments alimentée par des électrodes Ag/AgCl a été utilisée pour les mesures potentiométriques, qui ont été effectuées au moyen d'un SCH-1312 voltmètre (Analitpribor, Ukraine). Les compartiments cellulaires ont été remplis de solutions aqueuses de NaCl (0,5 et 1 M) de la même manière que [46, 47].

La résistance électrique des membranes a été mesurée à l'aide d'une cellule à deux compartiments alimentée en électrodes de platine. Des solutions aqueuses de NaCl ont rempli la cellule. Les mesures ont été effectuées à l'aide d'un système d'impédance Autolab à 1 × 10 ⁻² − 1 × 10 ⁶ Hz. La résistance de la cellule a été déterminée comme un large plateau de dépendance en fréquence de la partie réelle de l'impédance. La résistance membranaire a été calculée comme une différence entre les résistances de la cellule avec et sans membrane [47, 48]. À titre de comparaison, la conductivité électrique des formes H–(OH) des résines échangeuses d'ions a été mesurée de la même manière que [43, 44]. De l'eau déminéralisée a été utilisée comme milieu non conducteur.

Les mesures voltamétriques ont été fournies selon un schéma à quatre électrodes similaire à [46]. Le schéma impliquait une cellule divisée à deux compartiments, deux électrodes de travail en platine, qui étaient connectées à un IPPT 65-49 fournisseur d'électricité (Ukrrospribor LTD , Ukraine) et un SCH-4311 ampèremètre (Analitprobor , Ukraine). Deux électrodes Ag/AgCl ont été connectées à un voltmètre. Les électrodes de référence ont été fournies avec des capillaires de Luggin.

Toutes les expériences ont été réalisées à 298 K.

Électrodialyse de la solution de glycérol

La configuration expérimentale impliquait une cellule à sept compartiments, trois lignes de liquide indépendantes, une alimentation électrique et les instruments de mesure mentionnés ci-dessus (Fig. 1). Les chambres de dessalement contenaient une grille pour la turbulisation du flux. Une surface de membrane efficace était de 30 cm ² (30 cm × 1 cm), une distance entre les membranes était de 4 mm, une section transversale de chaque compartiment était de 0,4 cm ² . Les membranes composites étaient placées entre les compartiments de dessalement et de concentration, les autres membranes étaient vierges. À titre de comparaison, le processus de séparation a été effectué en utilisant uniquement des membranes vierges entre tous les compartiments.

Montage expérimental pour l'électrodialyse au glycérol. Sections I et VII sont les compartiments à électrodes ; II , IV , et VI sont les compartiments de concentration ; III et V sont les compartiments de dessalement

Une solution de glycérol (200 cm ³ ) est passé dans les compartiments de dessalement selon un fonctionnement cyclique. Une solution de NaCl dont la concentration initiale était de 0,01 M (200 dm ³ ) circule dans les compartiments de concentration. A 0,05 M Na₂ SO₄ solution a été passée à travers les compartiments des électrodes.

Résultats

Agrégation de nanoparticules à l'intérieur de la matrice polymère

L'emplacement des particules inorganiques à l'intérieur des échangeurs d'ions polymères est déterminé par la structure poreuse de ces matériaux à l'état gonflé. La structure est connue pour inclure des régions de type gel, où se trouvent des clusters de taille nanométrique (jusqu'à 20 nm [36, 43, 44, 46, 49, 50, 51]) et des canaux plus étroits entre eux (structure de canal de cluster d'ions polymères -l'échange de matériaux est décrit en détail dans [49,50,51]). Les clusters et les canaux, qui contiennent des groupes fonctionnels, sont considérés comme des pores de transport. Des champs hydrophobes de chaînes hydrocarbonées sont placés dans des vides entre des champs de gel. Les pores de la taille du micron sont liés aux défauts de structure et aux vides entre l'échangeur d'ions et le liant (pour les membranes hétérogènes).

La visualisation de nanoparticules inorganiques non agrégées n'est possible que pour les résines :leurs grains peuvent être concassés relativement facilement jusqu'à la taille, ce qui permet d'obtenir des images MET. Les photos de l'échangeur de cations organiques-inorganiques de la première série avant et après traitement au glycérol (c'est-à-dire après les étapes de modification v et vi) sont présentées sur la Fig. 2. Des nanoparticules de ZHP globulaires non agrégées (4-20 nm) peuvent être vu, les agrégats se sont avérés pratiquement absents. Des nanoparticules HZD non agrégées ont également été trouvées dans l'échangeur d'anions. Les nanoparticules sont évidemment placées à l'intérieur des clusters et des canaux et stabilisées par leurs parois.

Images MET de ZHP (a , b ) et HZD c nanoparticules dans le cation (a , b ) et anion (c ) échangeurs de série 1 avant (a , c ) et après (b ) traitement au glycérol. Nanoparticules non agrégées (a , c ) et leurs agrégats (b ) sont vus

Après traitement avec un solvant organique, aucune nanoparticule n'a été trouvée. Ils forment des agrégats (≈100 nm), qui sont évidemment situés en dehors des pores de transport. L'agrégation est probablement due à une réorganisation des clusters causée par l'adsorption de solvant organique [42]. De plus, la réorganisation peut être causée par une permittivité diélectrique inférieure du glycérol par rapport à l'eau. Cela améliore la répulsion des contre-ions des groupes fonctionnels. À la suite de la réorganisation, les nanoparticules quittent les pores de transport et forment des agrégats à l'extérieur.

Des nanoparticules de ZHP non agrégées (2-10 nm), qui ont été précipitées à partir d'une solution de glycérol, sont observées dans l'échantillon de la deuxième série (Fig. 3). Les particules plus grosses (jusqu'à 300 nm) sont également visibles sur l'image avec une résolution plus petite. Ces particules sont évidemment liées à des agrégats, qui sont évidemment des espaces dans des vides entre les régions de gel.

Images MET de l'échangeur de cations de la deuxième série. Nanoparticules ZHP (a ) et des particules plus grosses, dont la taille est comprise entre 100 et 300 nm (b ), sont visibles

Des régularités similaires de formation de nanoparticules sont évidemment caractéristiques des membranes. Tel que trouvé, la teneur en masse de ZHP et de HZD dans les membranes était de 4,5 et 3,9%, respectivement. Après le traitement au glycérol, de petits agrégats (jusqu'à 300 nm) ont été trouvés à l'intérieur du constituant échangeur d'ions des membranes (Fig. 4). Ces agrégats sont évidemment situés dans les vides entre les régions de gel. Aucune grosse particule, dont la taille est comparable aux pores entre le polymère échangeur d'ions et le liant, n'a été trouvée (Fig. 4).

Images SEM de la section transversale d'une membrane échangeuse de cations composite. De petits agrégats de nanoparticules de ZHP sont observés (a ), aucune particule n'est visible dans les pores larges (b )

Conduction électrique et sélectivité de charge des membranes

Le logarithme de la conductivité électrique spécifique des membranes \( \left( \log \overline{\kappa}\right) \) est tracé sur la Fig. 5 en fonction de la conductivité de la solution aqueuse de NaCl (κ ). Comme on le voit, une réduction de la concentration de la solution provoque une diminution des valeurs \( \overline{\kappa} \) en raison de la diminution d'une teneur en électrolyte supplémentaire sorbé (à la fois compteur et co-ions). L'électrolyte remplit les pores, qui ne contiennent aucun groupe fonctionnel. La magnitude \( \overline{\kappa} \) implique le transport d'ions à travers des amas et des canaux. Lorsque les parties de diffusion des doubles couches électriques ne se chevauchent pas, ce transport est dû à la conductivité de la surface et du fluide.

Logarithme de la conductivité de la membrane en fonction de la conductivité de la solution aqueuse externe de NaCl

Dans le cas d'une membrane échangeuse de cations imprégnée d'une solution, sa conductivité est déterminée comme suit :

Ici, F est la constante de Faraday, z est le numéro de facturation, ū est la mobilité et \( \overline{C} \) est la concentration, les indices « + » et « - » correspondent respectivement aux cations et aux anions, «  ^/ ” l'exposant est lié aux contre-ions dans les clusters et les canaux, “ ^// ” est attribué aux contre-ions et aux co-ions dans les pores, qui sont exempts de groupes fonctionnels. Dans les conditions de \( {z}_{+}{\overline{u}}_{+}^{/}{\overline{C}}_{+}^{/}<<{\overline{C }}^{//}\gauche({z}_{+}{\overline{u}}_{+}^{//}+{z}_{-}{\overline{u}}_{ -}^{//}\right) \), la concentration d'espèces en dehors des clusters et des canaux peut être déterminée comme \( {\overline{C}}^{//}=\frac{\overline{\kappa}} {z_{+}{\overline{u}}_{+}^{//}+{z}_{-}{\overline{u}}_{-}^{//}} \). Ici \( {\overline{u}}_{+}^{//} \) et \( {\overline{u}}_{-}^{//} \) sont supposés être égaux à la mobilité de espèces en solution externe.

Les dépendances de \( \frac{{\overline{C}}^{.//}}{C} \) sur C (où C est la concentration de la solution externe) sont illustrés à la Fig. 6. Ce rapport augmente dans la région de faible concentration en raison de la diminution de la conductivité de surface à travers les amas. De plus, le rapport atteint des valeurs approximativement constantes. Le plateau correspond à l'intervalle de concentration, auquel la conductivité est déterminée principalement par l'électrolyte supplémentaire sorbé.

Rapport de \( \frac{{\overline{C}}^{.//}}{C} \) en fonction de la concentration de la solution externe

Extrapolation de la courbe, qui reflète la dépendance de \( \lg \overline{\kappa} \) sur κ _, à κ = 0 donne une magnitude assez faible. Cette valeur correspond au transport d'ions uniquement à travers les clusters et les canaux (tableau 1). Ces valeurs \( \overline{\kappa} \) sont plus faibles pour les membranes modifiées, elles sont en accord avec les données obtenues pour les résines échangeuses d'ions (Tableau 2). Les régions linéaires des courbes sont liées au diapason de concentration, où la conductivité des membranes est déterminée principalement par l'électrolyte en plus sorbé. Elle est valable pour cet intervalle de concentration :

où b ₁ et b ₂ sont les coefficients empiriques. Ils reflètent l'effet filtrant de la matrice polymère (membranes vierges) ou à la fois de la matrice et des agrégats (membranes modifiées).

Des valeurs plus faibles des coefficients pour les membranes modifiées montrent que les agrégats remplissent une fonction de barrière contre l'électrolyte en plus sorbé. Étant donné que les matières organiques peuvent être adsorbées sur les parties hydrophobes des chaînes polymères, les agrégats sont supposés protéger les membranes de l'encrassement.

Les nombres de transport des contre-ions à travers la membrane (\( \overline{t} \)) ont été déterminés à partir des mesures du potentiel membranaire (E _m ) suivi des calculs de la formule [47] :

où un ₁ et un ₂ sont l'activité de solutions de moins en plus concentrées, R est la constante des gaz, et T est la température.

Les courbes voltampérométriques obtenues pour les solutions aqueuses de NaCl selon le schéma à quatre électrodes sont données sur la Fig. 7. Comme on le voit, les valeurs de densité de courant limite (i _lim ) sont pratiquement les mêmes pour les membranes échangeuses de cations vierges et modifiées. Le séparateur d'échange d'anions modifié présente une densité de courant légèrement inférieure à celle de la membrane vierge, ce qui indique une détérioration de la sélectivité de charge.

Courbes voltamétriques pour l'échange de cations a et échange d'anions b membranes. Les mesures ont été effectuées en solution aqueuse contenant 40 mol m ⁻³ NaCl, la vitesse d'écoulement superficiel était de 1,04 × 10 ⁻³ m s ⁻¹

Dans la région de i < 0.75 i _lim , aucune linéarité des dépendances voltamétriques n'est observée pour les membranes vierges. La non-linéarité indique une polarisation de concentration, qui se produit dans les pores les plus gros entre le polymère échangeur d'ions et le liant. Ce phénomène est typique des membranes hétérogènes [50]. Cependant, la dépendance voltamétrique est linéaire pour les membranes modifiées à i < 0.75 i _lim . Cela indique une exclusion du transport d'ions à travers les pores les plus larges des membranes composites, de toute évidence en raison de la réduction de la quantité d'électrolyte supplémentaire sorbé.

Dessalement du glycérol usagé

L'électrodialyse a été réalisée sous tension constante, ce qui a fourni i = 0.75i _lim , où i et i _lim sont respectivement la densité de courant et le courant limite. Cela était nécessaire pour éviter la précipitation d'additifs organiques à l'intérieur du système membranaire. Le courant a progressivement diminué en fonction de la réduction de la concentration de NaCl dans les compartiments de dessalement. La configuration du système membranaire a assuré la stabilité du pH (environ 6) à la fois du concentré et de la solution à purifier.

Lorsque les membranes modifiées ont séparé les compartiments de dessalement et de concentration, la teneur en sel de la solution de glycérol a diminué progressivement. Cela reflète une dépendance de la conductivité électrique de la solution à travers le compartiment de dessalement au temps tracé en coordonnées semi-logarithmiques (Fig. 8).

Conductivité du glycérol brut au cours du temps d'électrodialyse

La dépendance linéaire de ces coordonnées est due à des limitations de diffusion. Aucune impureté organique, qui était présente dans le glycérol brut, n'a été trouvée dans le compartiment de dessalement. L'efficacité actuelle a atteint 95-98%. Le processus a été arrêté, lorsque la concentration en sel résiduel était 1000 fois inférieure à celle de la solution initiale. Une fois le processus terminé, les membranes ont été retirées, lavées à l'eau déminéralisée et leur conductivité a été mesurée à l'aide d'une solution aqueuse de NaCl (40 mol dm ⁻³ ) comme décrit dans « Enquête sur le transport ionique ». Une diminution de la conductivité était d'environ 2% pour la membrane échangeuse de cations par rapport à la valeur obtenue avant le procédé. Concernant le séparateur échangeur d'anions, la conductivité était même légèrement supérieure après électrodialyse (environ 5%). Cependant, ces écarts sont pratiquement dans les limites de l'erreur expérimentale indiquant la stabilité des membranes modifiées contre l'encrassement.

Dans le cas des membranes vierges, le taux de dessalement est beaucoup plus lent, évidemment en raison de leur blocage par les matières organiques. La tension de la cellule a augmenté de façon spectaculaire. De plus, la solution à travers le compartiment de dessalement était acidifiée, indiquant un blocage préférable de la membrane échangeuse d'anions. En effet, après nettoyage, sa conductivité était 15 fois plus faible. Dans le cas d'une membrane échangeuse de cations, une diminution de la conductivité était d'environ 50 %. Cela montre la formation de précipité à l'intérieur des pores des membranes vierges.

Discussion

La modification améliore la sélectivité de charge de la membrane échangeuse de cations (voir tableau 1), cela est probablement dû au criblage des pores avec des particules inorganiques. Les nanoparticules agrégées forment des structures poreuses secondaires à l'intérieur des membranes. De petits pores entre les nanoparticules ainsi qu'une densité de charge de surface élevée, qui est réalisée dans des milieux neutres en raison de la dissociation des groupes fonctionnels contenant du phosphore [45], empêchent le transport des co-ions. Dans le même temps, un nombre de transport inférieur de contre-ions a été trouvé pour la membrane échangeuse d'anions modifiée. En effet, HZD sorbe les anions (An ⁻ ) principalement en milieu acide :

et cations (Chat ⁺ ) à partir de solutions alcalines :

Normalement, le point isoélectrique du HZD est atteint en milieu neutre :dans ces conditions, les capacités d'échange de cations et d'anions sont égales. Ainsi, les agrégats HZD permettent à la fois de compteur (Cl ⁻ ) et co- (Na ⁺ ) ions. Cependant, les agrégats protègent les matériaux échangeurs d'ions contre l'encrassement par les matières organiques.

Ainsi, ZHP augmente le nombre de transport de contre-ions dans la membrane échangeuse de cations. Dans le même temps, le HZD détériore légèrement la sélectivité de charge de la membrane échangeuse d'anions. Une amélioration du transport des anions est attendue en milieu acide. Cependant, la possibilité de dessalement du glycérol est réalisée même dans des milieux neutres.

Conclusions

Comme indiqué, les nanoparticules sont agrégées dans des échangeurs d'ions lors de leur traitement au glycérol. Afin d'atteindre la stabilité des nanoparticules incorporées et les propriétés fonctionnelles des matériaux, la procédure de modification a été réalisée dans un milieu de glycérol. Dans ces conditions, des nanoparticules non agrégées et leurs petits agrégats (jusqu'à 300 nm) se forment. Ils sont évidemment situés à l'intérieur des vides entre les régions de gel et remplissent une fonction de barrière contre l'adsorption d'impuretés organiques sur des fragments hydrophobes de chaînes hydrocarbonées. Aucune influence suffisante de ZHP sur la semi-permittivité de la membrane échangeuse de cations n'a été trouvée dans les solutions aqueuses de NaCl. Dans le même temps, le HZD détériore légèrement la sélectivité de charge des membranes échangeuses d'anions en milieu neutre en raison des propriétés amphotères du modificateur. Ils constituent évidemment une barrière non seulement contre l'électrolyte sorbé en plus, mais aussi contre l'adsorption des matières organiques.

Les membranes composites ont été appliquées au dessalement d'un mélange glycérol-eau contenant des additifs organiques (sous-produit de la production de biodiesel). Contrairement aux membranes vierges, les matériaux composites ont démontré une stabilité contre l'encrassement. Il est possible de diminuer la concentration en sel de 100 fois, les additifs organiques restent dans les solutions dessalées. L'accélération du processus de dessalement nécessite une amélioration de la pile d'électrodialyse. En raison du problème de limitation du courant, un dessalement plus profond peut être effectué par échange d'ions. Des échangeurs d'ions organiques-inorganiques modifiés en milieu non aqueux pourraient probablement être utilisés à cette fin.