Bi-ionic system: theoretical investigation on the ionic fluxes through an ion-exchange membrane

Abstract

We have established a theoretical description of the co-ion and counter-ion fluxes through an ion-exchange membrane (IEM) used in a bi-ionic system. This study is based on the modified Nernst–Planck equation applied to three parallel homogenous phases: two diffusion boundary layers (DBLs) and an IEM. The role of the IEM and of the DBLs in the control of the interdiffusion process is discussed. The influence of the common concentration, the co-ion and counter-ion diffusion coefficients in the membrane, the membrane selectivity and affinity, the concentration of functional sites and the convection velocity are evaluated. Système bi-onique: e′tude the′orique des flux ioniques à travers une membrane e′changeuse d'ions. Nous avons e′tabli une e′tude the′orique des flux du co-ion et des contre-ions à travers une membrane e′changeuse d'ions (MEI) utilise′e dans un système bi-ionique. Cette e′tude est base′e sur l'e′quation modifie′e de Nernst–Planck applique′e à trois phases parallèles: deux couches limites de diffusion (CLE) et une MEI. La part de la MEI et des CLE dans le contrôle du processus d'interdiffusion est discute′e. L'influence de la concentration commune, des coefficients de diffusion du co-ion et des contre-ions dans la membrane, de la se′lectivite′ et de l'affinite′ membranaires, de la concentration des sites fonctionnels et de la vitesse de convection sont e′value′s.