Détermination du coefficient d’affinité d’une membrane échangeuse de cations à différentes forces ioniques

Résumé Bien qu’il soit connu que les polymères échangeurs d’ions possèdent une affinité variable pour différents contre-ions, ce problème est en général négligé dans la modélisation des transferts membranaires. Nous avons déterminé cette caractéristique pour trois membranes échangeuses d’ions (CM1, CM2 et Nafion® 117) de natures différentes et souvent utilisées dans des applications industrielles. Les solutions d’équilibrage sont des mélanges équimolaires de chlorures alcalins (KCl + NaCl, KCl + LiCl et NaCl + LiCl) dont la force ionique (I) varie de 0,1 à 1,5 mol l−1. Les résultats obtenus montrent que (i) le coefficient d’affinité décroı̂t pour les faibles forces ioniques et tend asymptotiquement vers l’unité pour des valeurs de I assez élevées, (ii) ce coefficient est fonction d’une part de la taille des cations à l’état hydraté et d’autre part de la nature et de la structure de la membrane, (iii) la variation de la pression interne à la membrane est à l’origine des variations du coefficient d’affinité. Abstract Though it is known that the ion-exchange polymers have a variable affinity for different counter-ions, this parameter is often supposed to be constant in the modelisation of membrane transfers. We have determined the affinity coefficient of three ion-exchange membranes (CM1, CM2 et Nafion® 117), different in natures and usually employed in industrial applications. The equilibrating solutions are equimolar mixtures of alkaline chlorides (KCl+NaCl, KCl+LiCl and NaCl+LiCl) and the ionic strength (I) has been varied from 0.1 to 1.5 mol l−1. The obtained results show that (i) the affinity coefficient decreases at low ionic strength and tends asymptotically to the unity for high values of I, (ii) this coefficient is function of the nature and structure of the membrane, (iii) the variation of the inner pressure of the membrane is at the origin of the affinity coefficient variations.