基于PVA的多硅杂化阳膜的制备及用于含镍废水处理

发布时间：2020-08-02 11:28

【摘要】：采用溶胶-凝胶法(sol-gel),以聚乙烯醇(PVA)为膜基体材料,分别与磺酸型硅烷和磺酸型多硅共聚物制备了有机-无机杂化阳离子膜,并将其应用于膜电解处理含镍废水的研究中。同时与传统电解方式进行对比,考察了杂化阳离子膜应用于电解回收废水中重金属的可行性,确定膜电解的最优工艺条件。制膜的主要过程和膜电解的最佳工艺参数如下:(1)以2-氯乙烷磺酸钠和氨基丙基三甲氧基硅烷(KH-540)合成磺酸型硅烷。研究了磺酸型硅烷含量对水含量、离子交换容量、热稳定性、抗水溶胀性等成膜性能的影响。结果表明,随着磺酸型硅烷含量的增加,杂化膜的离子交换能力逐步增强,亲水性和热溶胀性得到改善,膜的热稳定性有所提升。(2)以有机单体苯乙烯磺酸钠(SSS)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-MPS)为原料合成多硅共聚物poly(SSS-co-γ-MPS)。考察了共聚物组分比例对水含量、离子交换容量、热稳定性、抗水溶胀性等成膜性能的影响。结果表明,随着SSS在共聚物中含量的增加,杂化膜的亲水性和离子交换能力逐步上升,热稳定性能反而有所下降,在40oC水中的溶胀度为79.0~118.7%,表现出良好的抗水溶胀性能。(3)采用镍的硫酸盐溶液为模拟废水,应用自制的杂化阳膜进行电解回收废水中重金属的研究。考察了实验温度、电解液pH、电极极距、电流密度、阳膜类型、阴极液Ni~(2+)含量等条件对电解效果的影响。以硫酸镍溶液(10g/L)为阴极液,石墨板为阳极,泡沫镍为阴极,进行杂化膜的电解实验,并与传统电解法进行对比。最佳的工艺条件为:实验温度为35oC,极间距为25mm,电解液pH为4.5,电流密度为250A/m~2,电解时间为20h,Ni~(2+)析出率达87.7%,平均电流效率为72.2%,明显优于传统电解法的电解效果。结果表明,采用杂化阳离子膜电解处理含镍废水工艺是切实可行的,在重金属废水的回收应用上具备研究和推广价值。
【学位授予单位】：江苏理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】