Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Одной из актуальных проблем мембранной электрохимии и электромембранной технологии является интенсификация массопереноса ионов электролита через ионообменные мембраны. Одним из основных механизмов негидродинамической интенсификации является электроконвекция, возникающая при интенсивных токовых режимах. Определяющим фактором в развитии электроконвекции является морфология поверхности мембран. В связи с этим разработка новых мембранных материалов, а также оптимизация состава и морфологии поверхности существующих промышленно производимых ионообменных мембран является важной задачей мембранной электрохимии. Цель выполнения первого этапа проекта – на основании комплексного анализа результатов экспериментального и теоретического исследования характеристик серии мембран с разным содержанием ионообменной смолы установление фундаментальной взаимосвязи состав – структура – свойства для этих материалов, а также нахождение их оптимального состава для эффективного применения в различных электромембранных процессах. Показано, что в производственных условиях ООО «ИП «Щекиноазот» (Россия) на основе незначительных изменений в технологии изготовления сильнокислотной сульфокатионообменной мембраны МК-40 и высокоосновной анионообменной мембраны МА-41 возможно получение образцов мембран с разным соотношением ионообменника и полиэтилена. Соотношение ионита КУ-2-8/полиэтилена в полученных катионообменных мембранах составляло 55 и 45%, 60 и 40%, 65 и 35%, 67 и 33%, 69 и 31 %, соответственно. Массовую долю смолы АВ-17-8 в составе анионообменных мембран варьировали в диапазоне 55, 60, 63, 66, 69%. Массовые доли ионообменной смолы 65% и 60% используются при производстве коммерческих образцов гетерогенных мембран МК-40 и МА-41, соответственно. Было выявлено, что при изготовлении мембран в промышленных условиях методом горячего прессования значительное уменьшение или увеличение доли ионообменной смолы по сравнению со стандартным содержанием приводит к ухудшению их селективных или механических характеристик. Получены также лабораторные экспериментальные образцы гетерогенных ионообменных мембран методом горячего вальцевания с использование полиэтилена в качестве инертного связующего и армирующей ткани полиэстер. В качестве ионообменной смолы применяли ионообменники марки Lewatit. Диапазон содержания смолы в лабораторных образцах был шире и составлял 45-70 масс.% в сульфокатионообменной мембране и 45-65 масс.% в сильноосновной анионообменной мембране. Микроскопическими методами анализа (РЭМ, АСМ) установлено распределение ионопроводящих участков (ионообменников) и инертного связующего по поверхности и на поперечном сечении мембран, полученных методом горячего вальцевания. Проведена количественная оценка доли ионообменного материала и порового состава на поверхности мембран и построены гистограммы распределения ионообменных участков и макропор по радиусам. Установлено, что распределение участков ионообменника на поверхности экспериментальных мембран носит сложный стохастический характер и их размеры для катионо- и анионообменных мембран составляют 1–36 и 1,2–28 мкм, соответственно. Анализ распределения ионообменных участков по радиусам показал, что максимум на кривой распределения для всех образцов мембран находился в области 1-2 мкм. Установлено, что с ростом содержания ионообменной смолы от 45 до 70 масс.% доля проводящей фазы на поверхности набухших мембран изменяется с 21 ± 1% до 38 ± 2%. При этом рост доли ионообменной составляющей на поверхности сопровождается увеличением доли макропор в 1,7 и 2,8 раза для катионо- и анионообменной мембран, соответственно. Величина средневзвешенного радиуса пор при изменении соотношения микрофаз остается практически постоянной. Методом АСМ установлен более выраженный рельеф поверхности мембран с увеличением содержания ионообменной смолы. Средний масштаб шероховатости Rа катионообменной мембраны с 70%-ным содержанием ионообменника был в 1,7 раза выше, чем для мембраны с долей ионообменника 45%. Изучено влияние доли ионообменника на структуру экспериментальных мембран на основании анализа транспортно-структурных параметров расширенной трехпроводной модели, полученных путем обработки концентрационных зависимостей удельной электропроводности. На основании полученных кривых рассчитаны параметры расширенной трехпроводной модели, такие как объемные доли геля и межгелевого раствора, параметры, характеризующие пути переноса тока в тока в мембране, а также электропроводность гелевой фазы. Показано, что с увеличением доли ионообменника растет доля свободного раствора, который распределен внутри ионообменной смолы. Это, однако, не оказывает существенного влияния на селективность образцов, и истинные числа переноса противоинов в мембранах, рассчитанные из модельных параметров, также возрастают. Найдено, что селективность катионообменных мембран зависит от содержания ионообменника в мембране и увеличивается с его ростом. В то же время селективность анионообменных мембран практически не зависит от доли ионита и для всех исследованных образцов имеет близкие значения. Полученные концентрационные зависимости чисел переноса ионов выявили, что селективность катионообменных мембран существенно ниже, чем анионообменных. Методами локально-распределительной динамической интерферометрии и фликкер-шумовой спектроскопии получены доказательства влияния содержания ионообменника в мембране на развитие электроконвективной нестабильности в растворе на межфазной границе при интенсивных токовых режимах. Установлено увеличение размеров электроконвективных вихрей и интенсивности перемешивания в растворе на границе с образцами катионообменных и анионообменных мембран с ростом доли ионообменника. Установлено, что потоки ионов натрия через мембрану МК-40 с максимальным содержанием катионита в 1.6 раза больше, чем через мембрану с минимальным содержанием при приведенном скачке потенциала ∆φ´=2 В. Интенсивное электроконвективное перемешивание раствора установлено в области содержания ионообменника от 65-70%. Выявлено увеличение размера области конвективной нестабильности с ростом содержания ионообменника. С изменением доли сульфокатионообменной смолы в мембране от 45 до 70% размеры электроконвективных вихрей увеличиваются в 1,6 раз при приведенном скачке потенциала ∆φ´=3.1 В. При высокоинтенсивных токовых режимах явление диссоциации молекул воды у поверхности анионообменных мембран препятствует развитию электроконвекции и снижает интенсивность массопереноса противоионов через сильноосновные мембраны по сравнению с сульфокатионообменными. Для сильноосновных мембран образование каталитически активных в реакции диссоциации молекул воды фиксированных слабоосновных аминогрупп при высокоинтенсивных токовых режимах значительно уменьшает интенсивность электроконвекции, и размеры электроконвективных вихрей во всем исследованном диапазоне содержания анионообменной смолы по сравнению с катионообменными мембранами ниже в 1,5-2 раза. Влияние свойств поверхности (электрическая неоднородность) экспериментальных мембран на степень интенсивности электроконвективного перемешивания раствора на межфазной границе подтверждено методом фликкер-шумовой спектроскопии и Вейвлет-анализом на основе анализа оптических шумов в стратифицированных ЭМС при интенсивных токовых режимах. Сравнение зависимостей амплитуды и средней частоты колебаний интерференционной полосы в растворе на границе с экспериментальными мембранами от кратности превышения предельной плотности показало, что максимальное изменение шумовых характеристик наблюдалось для образцов катионообменных мембран с долей ионообменника 65-70%. Выявлено, что максимальное электроконвективное перемешивание раствора на границе с мембраной соответствовало образцам с долей ионообменника 65-70%. Результаты, полученные методом Вейвлет-анализа, подтверждают факт увеличения интенсивности электроконвективного перемешивания в растворе на границе с образцами мембранам с высокой долей ионообменника. Методами вольтамперометрии и вращающегося мембранного диска построением общих и парциальных вольтамперных характеристик (ВАХ) по ионам соли и продуктам диссоциации воды установлены количественные закономерности массопереноса через экспериментальные мембраны. Установлено значимое влияние массовой доли ионообменника на параметры ВАХ. При электродиализе раствора хлорида натрия выявлено уменьшение длины плато предельного тока и падение сопротивлений второго и третьего участков ВАХ с ростом доли ионообменной смолы в мембране. Показано, что увеличение содержания сульфокатионообменной смолы в мембране от 45 до 65% при электродиализе раствора хлорида натрия вызывает уменьшение длины плато предельного тока Δφ´plat1 на 10 %. Показано, что специфичность формы и количественные изменения характеристик ВАХ экспериментальных образцов мембран в водно-солевых растворах фенилаланина определяются двумя факторами. Способность аминокислоты к перезарядке при изменении pH раствора является причиной появления второго плато предельного тока. Изменение гидрофильно-гидрофобного баланса поверхности мембраны после контакта с ароматической аминокислотой вызывает уменьшение длины и сопротивления первого плато предельного тока, а также падение сопротивлений участков ВАХ, соответствующих дальнейшему подъему тока. Выявлена роль электроконвекции в увеличении потерь целевого продукта аминокислоты при сверхпредельных токовых режимах электродиализа. Показано, что основной причиной роста переноса аминокислоты через сульфокатионообменную мембрану в интенсивных токовых режимах является электроконвективное перемешивание раствора на межфазной границе, негативно влияющее на процесс диссоциации воды и разрушающее барьерное действие примембранных слоев раствора с высоким значением показателя pH. Установлена возможность глубокой деминерализации водно-солевого раствора фенилаланина с потерями целевого продукта не более 0.2% при использовании мембраны с массовой долей сульфокатионообменной смолы 70 масс.% в интенсивных токовых режимах. Обобщение в координатах Левича экспериментальных ВАХ, полученных методом вращающегося мембранного диска, позволило оценить и сравнить вклад электроконвективной составляющей величины предельного тока для мембран с разной долей ионообменной смолы. Установлено, что изменение соотношения смола/полиэтилен определяет возникновение и развитие электроконвекции. Расчет относительного вклада электроконвекции в электродиффузионный перенос ионов электролита для катионообменных мембран с содержанием ионообменной смолы от 45 до 70 % при предельной плотности тока и различных скоростях вращения мембранного диска показал, что наибольшая доля электроконвективной составляющей предельного тока для экспериментальных катионообменных мембран установлена при соотношении ионообменная смола/полиэтилен 70/30 %. В результате сочетания подходов, основанных на термодинамике неравновесных процессов и решении систем уравнений Нернста–Планка и Пуассона, получено численное решение краевой задачи переноса ионов в электромембранных системах с ионообменными мембранами реальной морфологии поверхности. С использованием MathCAD и FemLAB разработан и апробирован алгоритм переноса ионов через межфазную границу раствор - ионообменная мембрана различной природы и морфологии поверхности при электродиализе водного раствора хлорида натрия. С помощью данных математических программ оценён пространственный заряд в переходной области между разными фазами и на поверхности мембраны. Это позволило оценить размеры и скорости движения раствора электролита как у поверхности мембраны, так и на более удалённых от нее областях электродиализного канала. Проведено сопоставление размеров визуально полученных с помощью лазерной интерферометрии вторичных конвективных течений на межфазной границе и выполненных модельных теоретических экспериментов как численно, так и с помощью приближенной аналитической формулы. Оценка пространственного заряда осуществлялось по модели шероховатого слоя. Дальнейшая разработка математической модели электроконвекции в мембранных каналах с гетерогенными мембранами может явиться теоретической основой для целенаправленной модификации морфологии поверхности ионообменных мембран и создания гетерогенных мембран нового поколения, основным механизмом переноса ионов электролита через которые при высоких плотностях тока является электроконвекция. Результаты, полученные на первом этапе проекта, опубликованы в журнале «Сорбционные и хроматографические процессы» (индексируемом Scopus, RSCI и РИНЦ) и приняты в печать в журнал «Конденсированные среды и межфазные границы» (индексируемый Scopus, RSCI и РИНЦ), а также представлены в 5 докладах на 1 международной и 2 российских научных конференциях. Статьи в журналах Membranes (индексируемых WoS, Scopus, импакт фактор 4.106, Q1) и «Аналитика и контроль» (индексируемый Scopus, RSCI и РИНЦ) находятся на доработке после рецензирования.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Одним из возможных способов получения мембран с доминирующим электроконвективным механизмом переноса ионов для увеличения предельного и сверхпредельного массопереноса является направленное изменение технологии изготовления известных марок коммерческих мембран, например, путем варьирования дисперсности ионообменника или изменения объемного соотношения ионообменника и инертного связующего. Цель выполнения второго этапа проекта – выявление фундаментальной взаимосвязи состав-структура-свойства для экспериментальных мембран с разной степенью дисперсности и долей ионообменной смолы на основании комплексного анализа их механических, физико-химических, электротранспортных свойств и структурных характеристик для установления состава мембран и размеров частиц смолы, обеспечивающих высокую эффективность их применения при интенсивных режимах электродиализа. В производственных условиях ООО «ИП «Щекиноазот» (Россия) на основе незначительных изменений в технологии разработан способ получения гетерогенных сильнокислотных и высокоосновных ионообменных мембран с различной степенью дисперсности ионообменных частиц методом горячего прессования. Размеры частиц ионообменных смол варьировали в диапазонах: менее 20 мкм, 20-32 мкм, 32-40 мкм, 40-56 мкм, 56-72 мкм. Соотношение смолы и полиэтилена является стандартным в высокоосновных мембранах марки МА-41 и составляет 60 % на 40 %, для сильнокислотных мембран марки МК-40 соотношение 65% на 35%. В лабораторных условиях были изготовлены экспериментальные образцы сульфокатионообменных мембран с размерами частиц смолы в более узком диапазоне до 10, 20 и до 30 мкм. При изготовлении мембран объемное соотношение ионообменной смолы и полиэтилена было постоянным и составляло 58 : 42. Проведено комплексное исследование структуры и свойств экспериментальных мембран, изготовленных в производственных и лабораторных условиях. Измерение механических (прочность на разрыв) и физико-химических (обменная емкость, влагосодержание, плотность) характеристик мембран с разной степенью дисперсности ионообменника выявило влияние размеров ионообменных частиц на основные характеристики. Полная обменная емкость для обоих типов мембран увеличивается на 10-17% с ростом размера частиц смолы. Влагосодержание мембран уменьшается более, чем на 10 % для катионообменной мембраны и на 25% для анионообменной мембраны. Величина прочности на разрыв мембран уменьшается на 9-13%. Измерение удельной электропроводности ртутно-контактным методом мембран с различной дисперсностью ионообменной смолы показало, что электропроводность катионообменных мембран не зависит от степени дисперсности смолы и составляет 0,35 См/м. В то время как электропроводность анионообменных мембран увеличивается с уменьшением размера частиц ионообменника. Для мембраны МА-41 с размером частиц в диапазоне 56-72 мкм удельная электропроводность составляет 0,15 См/м, а для образцов с размером частиц менее 20 мкм – в два раза больше. Независимо от природы ионогенных групп исследуемых мембран диффузионная проницаемость увеличивается с уменьшением размера частиц. Методом вольтамперометрии установлено, что при изменении размеров частиц от 30 мкм до 10 мкм прирост предельной диффузионной плотности тока не значителен и составляет около 5%, величина приведенного скачка потенциала наступления нестабильного режима электроконвекции падает в полтора раза, сопротивление системы в области второго и третьего участков вольтамперной кривой уменьшается в два раза. Интерферограммы и результаты измерения толщины области электроконвективной нестабильности методом лазерной интерферометрии свидетельствуют о более интенсивном перемешивании раствора на границе с гетерогенными сульфокатионообменными мембранами, обладающими более однородной поверхностью. С уменьшением размера частиц смолы и, соответственно, шага электрической неоднородности поверхности, электроконвективная нестабильность возникает при меньших потенциалах и имеет большие размеры. Анализ влияния размера частиц ионообменника на механизм переноса ионов и диссоциацию воды в электромембранных системах при высокоинтенсивных токовых режимах на основе анализа общих и парциальных вольтамперных характеристик, полученных методом вращающегося мембранного диска, выявил, что при предельной плотности тока в отсутствии диссоциации воды в мембранной системе доля электроконвективного переноса ионов сильно зависит от размера частиц ионообменника. Уменьшение среднего размера частиц в 2-3 раза приводит к трехкратному и полутократному увеличению вклада электроконвективного переноса ионов для высокоосновной и сильнокислотной мембран, соответственно. Диссоциация воды и степень дисперсности ионообменника в гетерогенной мембране являются разнонаправленными факторами, влияющими на интенсивность электроконвекции. Однако вклад электроконвекции в общий перенос через ионообменные мембраны превышал суммарный вклад других эффектов концентрационной поляризации во всем исследованном диапазоне токов. Методом РЭМ установлено влияние дисперсности ионообменной смолы на долю ионообменного материала и поровый состав на поверхности экспериментальных лабораторных мембран, полученных методом горячего вальцевания. С увеличением размеров ионообменных частиц в составе набухших образцов значение величины их средневзвешенного радиуса увеличивается на 22%. Появление крупных ионообменных частиц сопровождается увеличением размеров окружающих их макропор. Установлен рост средневзвешенного значения радиусов пор и дефектов структуры в 1.2 раза, при этом величина общей пористости возрастает в 1.5 раза. Показана возможность математического моделирования для описания переноса ионов и продуктов диссоциации воды через ионообменные мембраны с шероховатой поверхностью при высокоинтенсивных токовых режимах. Разработана асимптотическая модель для исследования заряда в реакционной зоне шероховатой мембраны. Теоретически установлено, что уменьшение размеров частиц смолы в катионообменной мембране приводит к расширению областей пространственного заряда, как в диффузионном слое, так и в фазе мембраны. Рост области пространственного заряда в растворе увеличивает интенсивность электроконвекции и концентрацию каталитически активных ионизированных функциональных групп в мембране. Показано, что при уменьшении содержания ионообменной смолы от 69% до 55% обменная емкость мембран МК-40 и МА-41, их плотность, общее и удельное влагосодержание закономерно снижаются. При этом в интервале концентраций равновесного раствора хлорида натрия от 0.01 до 1.0 М удельная электропроводность катионообменных мембран уменьшается более чем в три раза, а анионообменных мембран в два раза. Опережающий рост влагосодержания по сравнению с обменной емкостью при увеличении доли смолы в гетерогенных мембранах является причиной возрастания их диффузионной проницаемости. При этом из-за более высокого удельного влагосодержания диффузионная проницаемость анионообменных мембран выше практически в два раза по сравнению с катионообменными. Методом эталонной контактной порометрии изучено влияние состава мембраны на распределение воды по энергиям связи и эффективным радиусам пор в их структуре. Обнаружено, что с уменьшением массовой доли смолы в композиции наблюдается снижение общей пористости, удельной площади внутренней поверхности, расстояния между функциональными группами и объемной доли макропор в набухшей мембране. На основании анализа результатов комплексного экспериментального и теоретического исследования состава, структуры и свойств изготовленных в производственных условиях на ООО «ИП «Щекиноазот» серий мембран с разными содержанием и дисперсностью ионообменной смолы с целью реализации доминирующего электроконвективного механизма массопереноса рекомендуется использование мембран с массовой долей ионообменной смолы 65-69% и традиционным размером частиц ионообменника не более 50 мкм или размером частиц не более 30 мкм при стандартном содержании ионообменной смолы.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
На основе теоретического и экспериментального анализа влияния доли и дисперсности частиц ионообменной смолы на физико-химические, механические, транспортные характеристики и параметры электроконвективной нестабильности были изготовлены гетерогенные ионообменные мембраны, способные генерировать мощные электроконвективные вихревые потоки и обеспечивать интенсивный перенос ионов при сверхпредельных токовых режимах. Выбор мембран с оптимальными свойствами осуществлялся на основании величин показателей эффективности массопереноса, характеристик электроконвекции и селективных свойств с учетом требований механической прочности и транспортно-структурных параметров мембран. На основании проведенных условий в производственных условиях ООО «ИП «Щекиноазот» (Россия, Тульская область) были изготовлены гетерогенные катионообменные и анионообменные мембраны с размером частиц смолы менее 20 мкм при содержании 69 масс. % катионообменника КУ-2-8 и анионообменника АВ-17-8, соответственно. Комплексным анализом физико-химических (обменная емкость, влагосодержание, плотность) и механических (прочность на разрыв) свойств полученных мембран установлено различие их основных характеристик по сравнению с коммерческими образцами. Измерение транспортных свойств экспериментальных мембран (диффузионная проницаемость, удельная электропроводность, числа переноса, вольтамперные характеристики) позволило выявить эффективность их использования в электромембранных процессах обессоливания. Исследования структурных характеристик показали, что экспериментальные мембраны с разным размером частиц ионообменной смолы имеют ярко выраженную анизотропную морфологию поверхности и среза, которая обусловлена эффектом капсулирования на поверхности частиц ионообменной смолы полиэтиленом в процессе производства. Для катионообменной мембраны с максимальным размером частиц ионообменника в диапазоне 56-71 мкм крупные частицы смолы радиусом более 16 мкм обнаружены только на срезе и составляют более 40% от общей площади фазы ионообменника. На поверхности по сравнению с внутренней фазой мембраны установлено уменьшение макропористости в 4 раза и средневзвешенного размера пор в 1,5 раза. Удельная электропроводность образцов с оптимизированной долей и размером частиц ионообменной смолы отличается от промышленных образцов на 20% и в 2 раза для катионо- и анионообменных мембран соответственно. Отличие величин диффузионной проницаемости между мембранами с оптимальными свойствами и промышленными образцами составляет 10 и 4 раза для катионо- и анионообменных мембран соответственно. Диффузионная проницаемость катионообменных мембран МК-40 с оптимальными свойствами превышает соответствующую величину анионообменной мембраны в 2 раза. Анализ значений транспортно-структурных параметров расширенной трехпроводной модели, рассчитанных на основе концентрационных зависимостей удельной электропроводности, показал, что для анионообменных мембран характерны более высокие значения объемной доли фазы внутреннего равновесного раствора и долей переноса по смешанному каналу с последовательным чередованием фаз геля и раствора и каналу внутреннего раствора. Наиболее высокими значениями чисел переноса противоионов в мембранах обладают образцы, содержащие 69 масс. % ионообменника с размером частиц менее 20 мкм. На основании экспериментальных ВАХ, полученных методом вращающегося мембранного диска, оценен вклад электроконвективной составляющей величины предельного тока для мембран с разной долей ионообменной смолы. Расчет относительного вклада электроконвекции в электродиффузионный перенос ионов электролита для серии катионообменных мембран с содержанием ионообменной смолы от 55 до 69 масс. % при предельной плотности тока и различных скоростях вращения мембранного диска показал, что наибольшая доля электроконвективной составляющей предельного тока установлена при соотношении ионообменная смола/полиэтилен 69/31 %. Методом локально-распределительной динамической интерферометрии изучены особенности формирования концентрационных полей и развитие электроконвекции в растворе на границе с экспериментальными образцами мембран при интенсивных токовых режимах. Установлены различия в структуре диффузионного пограничного слоя на границе с мембраной МА-41 с долей ионообменной смолы 69 масс. % и 60 масс. % и размером частиц < 20 мкм при плотностях тока ниже и выше предельных диффузионных величин. При токах, не превышающих предельную диффузионную величину ilim, структура диффузионного пограничного слоя согласуется с классической теорией конвективной диффузии со стационарным характером концентрационного распределения. При превышении ilim электроконвективные течения, формирующиеся вблизи поверхности мембраны, способствуют перемешиванию раствора, что приводит к снижению градиента концентрации в зоне вихря и появлению нового электроконвективного механизма транспорта ионов. При i/ilim>3-5 установлен режим с турбулентным характером электроконвективных течений и хаотическими осцилляциями концентрационного профиля. Сравнительный анализ изменения рассчитанных по четырехслойной математической модели толщин диффузионных слоев в растворе выявил рост их величины и соответствующее падение интенсивности электроконвекции с увеличением размера частиц ионообменной смолы в мембране. Теоретически установленные закономерности изменения внутренних параметров ЭМС для мембран МК-40, содержащих различные по размеру частицы ионообменной смолы, выявили, что определяющим фактором развития электроконвекции на границе мембрана-раствор является не полевой эффект, зависящий от максимальной напряженности электрического поля на межфазной границе, а особенности электрической неоднородности поверхности мембран. Для развития электроконвекции на межфазной границе оптимальной является морфология поверхности с максимальной массовой долей и минимальным размером частиц ионообменной смолы. Испытания экспериментальных мембран на разномасштабных электродиализных аппаратах показали возможность интенсификации массопереноса ионов соли при деминерализации водных растворов по сравнению с коммерческими мембранами при использовании плотностей электрического тока, существенно превышающих величину предельного. Сравнение коэффициентов массопереноса, величин выхода по току и энергозатрат на проведение процесса обессоливания 0,1 М раствора NaCl с коммерческими мембранами, а также с мембранами с размером частиц в диапазоне <20 мкм и высоким содержанием ионита показало, что электродиализатор с набором оптимальных для высокоинтенсивного электродиализа мембран обеспечивает повышение плотности тока на мембранном пакете на 50-60% по сравнению с коммерческими образцами. Это приводит к существенному ускорению процесса обессоливания за счет улучшения массообменных характеристик мембран. Расчет транспортно-структурных параметров микрогетерогенной и расширенной трехпроводной моделей показал, что при уменьшении размера частиц ионообменной смолы наблюдается возрастание проводимости гелевой фазы катионо- и анионообменных мембран, а также происходит перераспределение путей переноса тока в мембране. Установлено, что реорганизация путей переноса тока приводит к увеличению вклада переноса по каналу внутреннего равновесного раствора, что согласуется с возрастанием их влагосодержания и макропористости. Однако, несмотря на структурную реорганизацию, образцы всех мембран сохраняют высокие значения селективности в растворах хлорида натрия с концентрацией до 1 М. Результаты независимых исследований методом РЭМ поверхности и среза мембран согласуются с изменением модельных параметров и подтверждают корреляцию между проводящими свойствами и структурными изменениями в мембранах МК-40 и МА-41 при варьировании размера частиц ионообменника в них.