电渗析阴离子交换膜的制备、结构与性能关系研究
发布时间：2021-07-18 07:32
随着工业的快速扩张和人口的快速增长,资源短缺和环境污染的问题日益突出,使得开发资源回收和污染治理的技术变得越来越紧迫。电渗析脱盐技术作为一种高效、环保的膜分离技术,在海水淡化、污水处理、资源回收以及食品加工等领域展现出了广阔的应用前景。离子交换膜作为电渗析脱盐装置的核心部件,膜性能的优劣直接影响电渗析脱盐性能。电渗析脱盐过程要求离子交换膜应具有较高的离子交换容量（IEC）、合适的吸水率（WU）、较低的溶胀率（SR）、优良的离子导电率和阴阳离子选择透过性（P）。本文从分子设计的角度出发,研究了不同疏水组分共聚对阴离子交换膜（AEM）理化性质和电渗析脱盐性能的影响,同时将长疏水烷基侧链、串联双离子、及疏水烷基修饰的串联双离子引入聚苯醚（PPO）AEM,研究结构变化带来的离子选择透过性和面电阻（Rm）的变化及对电渗析脱盐性能的影响。主要研究内容如下:（1）将联苯双酚（BP）、双酚A（BPA）和双酚芴（FBP）引入聚芳醚砜AEM,制备得到三种具有相似IEC的不同疏水结构的AEM。研究表明,具有更小空间结构的刚性共聚单元（BP）能够降低膜的吸水溶胀,提高膜内固定电荷密度,提...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
010年-2016年世界及部分国家咸水淡化量和咸水淡化增长率8Fig1-1.Waterdesalinationcapacityoftheworldandselectedcountriesfrom2010to2016.
华南理工大学博士学位论文2图1-12010年-2016年世界及部分国家咸水淡化量和咸水淡化增长率8Fig1-1.Waterdesalinationcapacityoftheworldandselectedcountriesfrom2010to2016.近年来，我国的咸水淡化产业发展迅速，其中以膜法分离技术为主体的咸水淡化工艺已经在全国范围内使用推广。同时，日产百万吨级低温多效蒸馏（MED）设备在国内成功研制并在多处沿海地区成功运行。根据图1-2中数据可知，随着海水淡化工程的推进和发展，以及技术的不断提高，到2016年，海水淡化的总产量从2006年的20×106m3/年增长到390×106m3/年9。2017年初，《全国海水利用“十三五”规划》提出：全国海水淡化总规模在“十三五”末达到200万吨/日以上的新目标。近年来，随着相关政策和标准的引入以及海水淡化技术的不断提高，海水淡化技术在解决我国水资源短缺方面取得了巨大的进展，表现出非常广阔的应用前景。图1-22006年-2016年我国海水淡化总产量及其增长率8Fig1-2.TotalseawaterdesalinationplantcapacityinChinafrom2006to2016.
华南理工大学博士学位论文4电渗析脱盐技术是以外加电场作为驱动力，利用离子交换膜具有选择透过性的原理去除溶液中的离子，从而获得低盐淡水。电渗析脱盐技术具有设备简单、操作条件温和、对环境影响小以及对核心部件离子交换膜的机械性能要求低等优点，在咸水淡化、以及含盐废水的处理中展现出了巨大的应用潜力28。1.2电渗析技术电渗析技术是以外加电场作为驱动力，在直流电场的作用下，离子交换膜选择性地透过带电离子，达到电解质溶液分离、提纯和浓缩的效果。在电渗析过程中，施加的直流电场和离子交换膜是电渗析过程两个决定性的因素，直接影响着电渗析性能。1.2.1电渗析原理及装置组成图1-3电渗析装置（a）和原理图（b）29Fig1-3.Thedevice(a)andprinciplediagram(b)ofelectrodialysis.电渗析的原理如图1-3所示，电渗析脱盐装置包括提供驱动力的直流电源、位于电渗析池两端连接直流电源的电极板或电极网、分隔阴阳离子交换膜并提供溶液通道的隔板以及交替分布在隔板两侧的阴阳离子交换膜四个组成部分，阴阳离子交换膜将隔室分隔成电解室、淡化室和浓缩室。电渗析脱盐工作前，两个电解室充满惰性电解质并进行溶液循环消除电渗析过程中电解水产生的pH变化，淡化室和浓缩室充满电解质溶液。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Chloromethylation and Quaternization of Poly（aryl ether ketone sulfone）s with Clustered Electron-rich Phenyl Groups for Anion Exchange Membranes[J]. Lei Xiong,Yuan-Fang Hu,Zi-Gui Zheng,Zai-Lai Xie,Dong-Yang Chen. Chinese Journal of Polymer Science. 2020(03)
[2]Separation of mixed salts(Cl-/SO42-) by ED based on monovalent anion selective membranes[J]. Jiefeng Pan,Wei Zhang,Huimin Ruan,Jiangnan Shen,Congjie Gao. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(04)
[3]Comparative studies on fouling of homogeneous anion exchange membranes by different structured organics in electrodialysis[J]. Zhijuan Zhao,Shaoyuan Shi,Hongbin Cao,Yujiao Li,Bart Van der Bruggen. Journal of Environmental Sciences. 2019(03)
[4]Synthesis and Properties of Hydroxide Conductive Polymers Carrying Dense Aromatic Side-chain Quaternary Ammonium Groups[J]. Guang-hui Nie,Wen-jun Wu,Xi Yue,Shi-jun Liao,李秀华. Chinese Journal of Polymer Science. 2017(07)
[5]海水淡化技术研究新进展和发展趋势[J]. 满曰南,王晓娟,王银涛,房雅娟. 工业水处理. 2014(11)
[6]电渗析技术在工业废水处理中应用的研究[J]. 周军,叶长明,徐驷蛟,王艳军,陈绍伟. 通用机械. 2007(07)
[7]电渗析水处理的基本知识 第一讲 电渗析法脱盐原理和特点[J]. 海水淡化. 1978(01)
硕士论文
[1]吡啶型抗溶胀BPPO阴离子交换膜的制备[D]. 陈徐.浙江工业大学 2018
[2]电渗析浓缩浓盐水实验研究与多段浓缩流程优化[D]. 张影.大连理工大学 2014
本文编号：3289135
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
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【学位级别】：博士
【部分图文】：
010年-2016年世界及部分国家咸水淡化量和咸水淡化增长率8Fig1-1.Waterdesalinationcapacityoftheworldandselectedcountriesfrom2010to2016.
华南理工大学博士学位论文2图1-12010年-2016年世界及部分国家咸水淡化量和咸水淡化增长率8Fig1-1.Waterdesalinationcapacityoftheworldandselectedcountriesfrom2010to2016.近年来，我国的咸水淡化产业发展迅速，其中以膜法分离技术为主体的咸水淡化工艺已经在全国范围内使用推广。同时，日产百万吨级低温多效蒸馏（MED）设备在国内成功研制并在多处沿海地区成功运行。根据图1-2中数据可知，随着海水淡化工程的推进和发展，以及技术的不断提高，到2016年，海水淡化的总产量从2006年的20×106m3/年增长到390×106m3/年9。2017年初，《全国海水利用“十三五”规划》提出：全国海水淡化总规模在“十三五”末达到200万吨/日以上的新目标。近年来，随着相关政策和标准的引入以及海水淡化技术的不断提高，海水淡化技术在解决我国水资源短缺方面取得了巨大的进展，表现出非常广阔的应用前景。图1-22006年-2016年我国海水淡化总产量及其增长率8Fig1-2.TotalseawaterdesalinationplantcapacityinChinafrom2006to2016.
华南理工大学博士学位论文4电渗析脱盐技术是以外加电场作为驱动力，利用离子交换膜具有选择透过性的原理去除溶液中的离子，从而获得低盐淡水。电渗析脱盐技术具有设备简单、操作条件温和、对环境影响小以及对核心部件离子交换膜的机械性能要求低等优点，在咸水淡化、以及含盐废水的处理中展现出了巨大的应用潜力28。1.2电渗析技术电渗析技术是以外加电场作为驱动力，在直流电场的作用下，离子交换膜选择性地透过带电离子，达到电解质溶液分离、提纯和浓缩的效果。在电渗析过程中，施加的直流电场和离子交换膜是电渗析过程两个决定性的因素，直接影响着电渗析性能。1.2.1电渗析原理及装置组成图1-3电渗析装置（a）和原理图（b）29Fig1-3.Thedevice(a)andprinciplediagram(b)ofelectrodialysis.电渗析的原理如图1-3所示，电渗析脱盐装置包括提供驱动力的直流电源、位于电渗析池两端连接直流电源的电极板或电极网、分隔阴阳离子交换膜并提供溶液通道的隔板以及交替分布在隔板两侧的阴阳离子交换膜四个组成部分，阴阳离子交换膜将隔室分隔成电解室、淡化室和浓缩室。电渗析脱盐工作前，两个电解室充满惰性电解质并进行溶液循环消除电渗析过程中电解水产生的pH变化，淡化室和浓缩室充满电解质溶液。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Chloromethylation and Quaternization of Poly（aryl ether ketone sulfone）s with Clustered Electron-rich Phenyl Groups for Anion Exchange Membranes[J]. Lei Xiong,Yuan-Fang Hu,Zi-Gui Zheng,Zai-Lai Xie,Dong-Yang Chen. Chinese Journal of Polymer Science. 2020(03)
[2]Separation of mixed salts(Cl-/SO42-) by ED based on monovalent anion selective membranes[J]. Jiefeng Pan,Wei Zhang,Huimin Ruan,Jiangnan Shen,Congjie Gao. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(04)
[3]Comparative studies on fouling of homogeneous anion exchange membranes by different structured organics in electrodialysis[J]. Zhijuan Zhao,Shaoyuan Shi,Hongbin Cao,Yujiao Li,Bart Van der Bruggen. Journal of Environmental Sciences. 2019(03)
[4]Synthesis and Properties of Hydroxide Conductive Polymers Carrying Dense Aromatic Side-chain Quaternary Ammonium Groups[J]. Guang-hui Nie,Wen-jun Wu,Xi Yue,Shi-jun Liao,李秀华. Chinese Journal of Polymer Science. 2017(07)
[5]海水淡化技术研究新进展和发展趋势[J]. 满曰南,王晓娟,王银涛,房雅娟. 工业水处理. 2014(11)
[6]电渗析技术在工业废水处理中应用的研究[J]. 周军,叶长明,徐驷蛟,王艳军,陈绍伟. 通用机械. 2007(07)
[7]电渗析水处理的基本知识 第一讲 电渗析法脱盐原理和特点[J]. 海水淡化. 1978(01)
硕士论文
[1]吡啶型抗溶胀BPPO阴离子交换膜的制备[D]. 陈徐.浙江工业大学 2018
[2]电渗析浓缩浓盐水实验研究与多段浓缩流程优化[D]. 张影.大连理工大学 2014
本文编号：3289135
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