Характеристики алифатических и ароматических ионообменных мембран после тартратной стабилизации виноматериалов методом электродиализа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Цветовая идентификация антоцианидинов, ИК-спектроскопия, измерение контактных углов смачивания поверхности, определение удельной электропроводности, а также вольтамперометрия и параллельное измерение pH обессоливаемых растворов применены, чтобы проанализировать особенности фаулинга (засорения) алифатических (CJMA-3, CJMC-3) и ароматических (AMX-Sb, CMX-Sb) ионообменных мембран, применявшихся в тартратной стабилизации виноматериала методом электродиализа. Показано, что полифенолы образуют комплексы с металлами на поверхности и в приповерхностных слоях катионообменных мембран, которые не препятствуют переносу катионов. Фауланты влияют на величины предельных токов и усиливают каталитическую диссоциацию воды на поверхности всех исследованных мембран, а также увеличивают электрическое сопротивление анионообменных мембран. Применение пульсирующего электрического поля вместо традиционного для электродиализа непрерывного постоянного электрического тока ослабляет негативное воздействие фаулантов на удельную электропроводность мембран. Эти данные могут быть полезны для выбора мембран и токовых режимов при осуществлении тартратной стабилизации виноматериалов методом электродиализа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Л. Пасечная

Кубанский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: n_pismen@mail.ru
Россия, Краснодар

М. А. Пономарь

Кубанский государственный университет

Email: n_pismen@mail.ru
Россия, Краснодар

А. В. Клевцова

Кубанский государственный университет

Email: n_pismen@mail.ru
Россия, Краснодар

А. В. Коршунова

Кубанский государственный университет

Email: n_pismen@mail.ru
Россия, Краснодар

В. В. Сарапулова

Кубанский государственный университет

Email: n_pismen@mail.ru
Россия, Краснодар

Н. Д. Письменская

Кубанский государственный университет

Email: n_pismen@mail.ru
Россия, Краснодар

Список литературы

  1. Al-Amshawee S., Yunus M.Y.B.M., Azoddein A.A.M., Hassell D.G., Dakhil I.H., Hasan H.A. // Eng. J. 2020. V. 380. P. 122231.
  2. Cournoyer A., Bazinet L. // Membranes. 2023. V. 13. № 2. P. 205.
  3. Shehzad M.A., Yasmin A., Ge X., Wu L., Xu T. // Adv. Mater. Technol. 2023. V. 6. № 10. P. 2001171.
  4. Ran J., Wu L., He Y., Yang Z., Wang Y., Jiang Ch., Ge L., Bakangura E. // J. Memb. Sci. 2017. V. 522. P. 267–291.
  5. Merkel A., Rudolph-Schöpping G., Suwal S., Lipnizki F., Lillevang S.K., Ahrné L. // J. Memb. Sci. 2024. V. 694. P. 122429.
  6. Bazinet L., Montpetit D., Ippersiel D., Amiot J., Lamarche F. // J. Colloid. Interface. Sci. 2001. V. 237. № 1. P. 62–69.
  7. Mikhaylin S., Patouillard L., Margni M., Bazinet L. // Green Chemistry. 2018. V. 20. № 2. P. 449–456.
  8. Merkel A., Vavro M., Čopák L., Dvořák L., Ahrné L., Ruchti C. // Membranes. 2022. V. 13. № 1. P. 29.
  9. Pelletier S., Serre É., Mikhaylin S., Bazinet L. // Purif. Technol. 2017. V. 186. P. 106–116.
  10. Serre E., Rozoy E., Pedneault K., Lacour S., Bazinet L. // Sep. Purif. Technol. 2016. V. 163. P. 228–237.
  11. Audinos R., Roson J.P., Jouret C. // Connaiss. Vigne Vin. 1979. V. 13. P. 229–239.
  12. Gonçalves F., Fernandes C., Cameira dos Santos P., de Pinho M.N. // J. Food Eng. 2003. V. 59. № 2-3. P. 229–235.
  13. Cabrita M.J., Garcia R., Catarino S. Recent Developments in Wine Tartaric Stabilization. In, Jordão A.M., Cosme F., Eds., Nova Science Publishers: New York, 2016.
  14. Mikhaylin S., Bazinet L. // Adv. Colloid Interface Sci. 2016. V. 229. P. 34–56.
  15. Pismenskaya N., Bdiri M., Sarapulova V., Kozmai A., Fouilloux J., Baklouti L., Larchet C., Renard E., Dammak L. // Membranes. 2021. V. 11. № 11. P. 811.
  16. Bazinet L., Geoffroy T.R. // Membranes. 2020. V. 10. № 9. P. 221.
  17. Grossman G., Sonin A.A. // Desalination. 1973. V. 12. № 9. P. 107–125.
  18. Grossman G., Sonin A.A. // Desalination. 1972. V. 10. № 9. P. 157–180.
  19. Cao R., Duan F., Xu Y., Chen C., Ji W., Cao H., Li Y., Shi S. // J. Memb. Sci. 2024. V. 690. P. 122211.
  20. Wang J., Liu M., Feng Z., Liu J., Li X., Yu Y. // Desalination 2024. V. 576. P. 117334.
  21. El Rayess Y., Mietton-Peuchot M. // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2016. V. 56. № 9. P. 2005–2020.
  22. Thoukis G. Chemistry of Wine Stabilization: A Review. American Chemical Society: Washington, 1974.
  23. Ribéreau-Gayon P., Glories Y., Maujean A., Dubourdieu D. Handbook of Enology, Volume 2: The Chemistry of Wine - Stabilization and Treatments. John Wiley & Sons Ltd: Chichester, England, 2006.
  24. Pismenskaya N., Sarapulova V., Klevtsova A., Mikhaylin S., Bazinet L. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 9. P. 7874.
  25. Bdiri, M., Perreault, V., Mikhaylin, S., Larchet, C., Hellal, F., Bazinet, L., Dammak, L. // Sep. Purif. Technol. 2020. V. 233. P. 115995.
  26. Sarapulova V., Nevakshenova E., Nebavskaya X., Kozmai A., Aleshkina D., Pourcelly G., Nikonenko V., Pismenskaya N. // J. Memb. Sci. 2018. V. 559. P. 170–182.
  27. Helfferich F.G., Dranoff J.S. Ion Exchange, McGraw-Hill: New Yor, 1963.
  28. Ponomar M., Krasnyuk E., Butylskii D., Nikonenko V., Wang Y., Jiang C., Xu T., Pismenskaya N. // Membranes. 2022. V. 12. № 8. P. 765.
  29. Zabolotsky V.I., Nikonenko V.V. // J. Memb. Sci. 1993. V. 79. № 2-3. P. 181–198.
  30. Wang Y., Peng J., Li J., Zhai M. // Radiation Physics and Chemistry. 2017. V. 130. P. 252–258.
  31. Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A., Gnusin N.P. // Adv. Colloid Interface Sci. 2008. V. 139. № 1–2. P. 3–28.
  32. Tsygurina K., Pasechnaya E., Chuprynina D., Melkonyan K., Rusinova T., Nikonenko V., Pismenskaya N. // Membranes. 2022. V. 12. №. 12. P. 1187.
  33. Lteif R., Dammak L., Larchet C., Auclair B. // Eur. Polym. J. 1999. V. 35. № 7. P. 1187–1195.
  34. Karpenko L.V., Demina O.A., Dvorkina G.A., Parshikov S.B., Larchet C., Auclair B., Berezina N.P. // Russian Journal of Electrochemistry. 2001. V. 37. P. 287–293.
  35. He F., Mu L., Yan G., Liang N., Pan Q., Wang J., Reeves M.J., Duan C. // Molecules. 2010. V. 15. № 12. P. 9057–9091.
  36. Хасанов В.В., Рыжова Г.Л., Мальцева Е.В. // Химия раст. сырья. 2004. №. 3. С. 63–75. [Hasanov V.V., Ryzhova G.L., Mal’tseva E.V. // Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya. 2004. №. 3. P. 63–75.]
  37. Mata R. Flavonoids: Chemistry, Biochemistry and Applications. Andersen O.M., Markham K.R., Eds., CRC Press: Boca Raton, 2005.
  38. Dimitrić Marković J.M., Marković Z.S., Baranac J.M., Dašić M.L. // Chemical Monthly. 2007. V. 138. P. 1225–1232.
  39. Shiono M., Matsugaki N., Takeda K. // Proc. Jpn. Acad. 2008. V. 84. № 10. P. 452–456.
  40. Bellamy L.J. The Infra-Red Spectra of Complex Molecules, 3rd ed. Springer: Dordrecht, The Netherlands, 1975.
  41. Тарасевич Б.Н. ИК-Спектры Основных Классов Органических Соединений. Москва, 2012. [Tarasevich B.N. Infrared Spectrum of Basic Classes of Organic Compounds. Moscow, 2012.]
  42. Scano P. // LWT. 2021. V. 147. P. 111604.
  43. Coates J. Interpretation of Infrared Spectra. In Encyclopedia of Analytical Chemistry. John Wiley & Sons, Ltd: Chichester, UK, 2006.
  44. Bormashenko Y., Pogreb R., Stanevsky O., Bormashenko E. // Polym. Test. 2004. V. 23. № 7. P. 791–796.
  45. Mollaamin F., Mohammadian N.T., Najaflou N., Monajjemi M. // SN Appl. Sci. 2021. V. 3. P. 1–18.
  46. Celli G.B., Selig M.J., Tan C., Abbaspourrad A. // Food Bioproc. Tech. 2018. V. 11. P. 991–1001.
  47. Garcia-Vasquez W., Ghalloussi R., Dammak L., Larchet C., Nikonenko V., Grande D. // J. Memb. Sci. 2014. V. 452. P. 104–116.
  48. Ghosh S., Dhole K., Tripathy M.K., Kumar R., Sharma R.S. // J. Radioanal Nucl. Chem. 2015. V. 304. P. 917–923.
  49. Perreault V., Sarapulova V., Tsygurina K., Pismenskaya N., Bazinet L. // Membranes. 2021. V. 11. №. 2. P. 136.
  50. Ismail M.F., Islam M.A., Khorshidi B., Tehrani-Bagha A., Sadrzadeh M. // Adv. Colloid Interface Sci. 2022. V. 299. P. 102524.
  51. Pismenskaya N., Rybalkina O., Solonchenko K., Butylskii D., Nikonenko V. // Membranes. 2023. V. 13. № 7. P. 647.
  52. Dressick W.J., Wahl K.J., Bassim N.D., Stroud R.M., Petrovykh D.Y. // Langmuir. 2012. V. 28. № 45. P. 15831–15843.
  53. Chen D., Yu H., Pan M., Pan B. // Chem. Eng. J. 2022. V. 433. P. 133690.
  54. Newman J.S. Electrochemical Systems. John Wiley & Sons Inc.: Hoboken, New Jersey, 2004.
  55. Nikonenko V., Nebavsky A., Mareev S., Kovalenko A., Urtenov M., Pourcelly G. // Applied Sciences. 2018. V. 9. № 1. P. 25.
  56. Silkina E.F., Asmolov E.S., Vinogradova O.I. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. № 41. P. 23036–23043.
  57. Pärnamäe R., Mareev S., Nikonenko V., Melnikov S., Sheldeshov N., Zabolotskii V., Hamelers H.V.M. // J. Memb. Sci. 2021. V. 617. P. 118538.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема установки для получения вольт-амперных характеристик исследуемых мембран: 1 – электрохимическая станция Autolab PGStat-302 N для задания тока и измерения скачка потенциала; 2 – капилляры Луггина, соединенные с микроемкостями, в которые помещены закрытые хлорсеребряные электроды (3); 4 – емкость с 0.02 M раствором NaCl, циркулирующим в электродных камерах; 5 – емкость с 0.02 M раствором NaCl, циркулирующим в камерах обессоливания (КО) и концентрирования (КК); 6 – буферные емкости для смягчения пульсаций перистальтического многоканального насоса Heidolph Pumpdrive 5001 (не показан); 7 – комбинированные электроды для измерения pH, соединенные с pH метрами Эксперт 001; 8 – кондуктометрические погружные ячейки, соединенные кондуктометрами Эксперт 002

Скачать (961KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Оптические изображения поверхностей анионообменной (а, в) и катионообменной (б, г) мембран после их участия в ЭД тартратной стабилизации модельного виноматериала в режимах НЭП и ПЭП. Цифрами обозначены участки поверхности, которые не контактировали (1) или контактировали (2) с виноматериалом. Рамка ограничивает поляризуемый участок мембран, который контактирует с компонентами виноматериала в наложенном электрическом поле

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Оптические изображения срезов анионообменной мембраны CJMA-3 (а) и катионообменной мембраны CJMC-3 (б) после их участия в ЭД тартратной стабилизации модельного виноматериала в режиме НЭП. Верхняя сторона мембран была обращена в камеру обессоливания, через которую прокачивался модельный виноматериал

Скачать (260KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ИК-спектр модельного виноматериала

Скачать (385KB)
Метаданные
6. Рис. 5. ИК-спектры мембран CJMC-3 (а) и AMX-Sb (б) до и после ЭД тартратной стабилизации модельного виноматериала с применением токовых режимов НЭП и ПЭП

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Удельная электропроводность анионообменных (а) и катионообменных (б) мембран до и после ЭД тартратной стабилизации модельного виноматериала с применением токовых режимов НЭП и ПЭП. Исследования выполнены в 0.5 М растворе NaCl

Скачать (992KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Вольтамперные характеристики анионообменной (а) и катионообменной (б) мембран с ароматической полимерной матрицей, а также разности pH на выходе и входе в канал обессоливания (в, г), измеренные параллельно с получением ВАХ. Исследования выполнены до и после ЭД тартратной стабилизации модельного виноматериала в 0.02 М растворе NaCl. Значения теоретического предельного тока обозначены пунктирной линией

Скачать (1MB)
Метаданные
9. Рис. 8. Вольтамперные характеристики анионообменной (а) и катионообменной (б) мембран с алифатической полимерной матрицей, а также разности pH на выходе и входе в канал обессоливания (в, г), измеренные параллельно с получением ВАХ. Исследования выполнены до и после ЭД тартратной стабилизации модельного виноматериала в 0.02 М растворе NaCl

Скачать (876KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Отношения найденных из ВАХ экспериментальных предельных токов для участвующих в ЭД и исходных анионообменных (а) и катионообменных (б) мембран

Скачать (1MB)
Метаданные
11. Рис. 10. Разница pH на выходе из канала обессоливания в случае обессоливания 0.02 М раствора NaCl с применением участвовавших в ЭД и исходных анионообменных (а) и катионообменных (б) мембран. Данные представлены для i/ilimLev = 2.5

Скачать (1MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024