酸回收用扩散渗析膜的制备及表征
发布时间：2020-02-21 12:45
【摘要】：现代工业生产中,会产生大量的含金属离子的酸性废液,对环境的压力越来越大,对含金属离子的酸性废液无害化处理成为人们研究热点。在众多处理方法中,扩散渗析法处理含金属离子的酸性废液不仅能回收酸,还能够对金属离子的回收。扩散渗析还具有能耗低、操作简单等优势。扩散渗析法处理含金属离子的酸性废液的关键问题是制备出性能优异的扩散渗析用阴离子交换膜。因而,开发高H+离子渗析性,高分离系数,高热稳定性,适用于扩散渗析酸回收的阴离子交换膜为主要研究内容。本文从三个方面开展工作：(1)绿色工艺路线制备扩散渗析酸用阴离子交换膜,以聚乙烯醇(PVA)为原料,基于杂化技术,开发绿色工艺路线制备阴离子交换膜。(2)低成本高性能扩散渗析酸用阴离子交换膜研究,以聚氯乙烯(PVC)为原料,基于半互穿网络技术,制备低成本高性能扩散渗析酸用阴离子交换膜。(3)开发具有辅助基团阴离子交换膜,研究其对扩散渗析的影响。在此基础上,对阴离子交换膜的微观结构和性能的进行了表征,测试了扩散渗析酸回收性能,探讨了膜的微观结构与扩散渗析酸回收性能之间的关系。通过研究得出如下结论：(1)以2，3-环氧丙基三甲基氯化铵(EPTAC)、聚乙烯醇(PVA)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为起始原料,通过改变EPTAC的量,制备出一系列杂化阴离子交换膜。测试膜的离子交换能力(IEC)、水含量(WR)、线性膨胀率(LER)、拉伸强度(TS)和断裂伸长率(Eb)、热分解温度(Td)和起始降解温度(IDT)等对膜的性能进行表征。采用扩散渗析法回收0.81mol/L HCl+0.18mol/L FeCl2模拟酸性废液,结果表明膜不仅具有好的物理化学性能,还具有较好的扩散渗析性能,在25°C时酸扩散渗析系数(U。)是0.011-0.018m/h之间,分离系数(S)在18.5-21之间,优于商业膜DF-120(U。为0.009m/h,S为18.5)。由于该路线成本低,制备过程简单、绿色是制备扩散渗析用阴离子交换膜的候选方法之一。(2)以用聚乙烯醇(PVA)和烯丙基三甲基氯化铵(TMA)为原料,四价铈盐为引发剂,水做溶剂,制备出不同接枝度的聚乙烯醇接枝聚烯丙基三甲基氯化铵(PVA-g-PTMA)接枝共聚合物,与四乙氧基硅烷(TEOS)溶胶-凝胶反应制备出一系列扩散渗析用杂化阴离子交换膜。测试膜的离子交换能力(IEC)、水含量(WR)、线性膨胀率(LER)、热分解温度(Td)和起始降解温度(IDT)、耐酸性等。研究表明：在25°C时酸扩散渗析系数(U。)是0.0168-0.060m/h之间,分离系数(S)在7.8-22.5之间,与商业膜DF-120(UH为0.009m/h,S为18.5)比较,只要接枝率适当,可以获得性能优异的扩散渗析用阴离子交换膜。该方法制备过程绿色,制备过程简单。(3)通过聚氯乙烯(PVC)和对二乙烯苯(DVB)与甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAM)共聚物为原料制备半互传网络聚合物阴离子交换膜。采用红外(FTIR)、热失重(TGA)、离子交换能力(IEC)、水含量(WK)等对膜的性能进行表征。调整PVC在膜中的质量含量和交联剂的量来改变膜的性能,研究表明：在25℃时膜的酸扩散渗析系数UH在0.012-0.04m/h之间,分离系数(S)在36-61之间,性能优于商业膜DF120(UH为0.009m/h,S为18.5)。采用该法制备的阴离子交换膜成本低,性能好具有商业应用潜力。(4)通过含羟基叔胺季铵化溴化聚苯醚(BPPO)制备具有辅助基团的阴离子交换膜。对膜的基本性能进行测试,包括膜的离子交换能力(IEC)、水含量(WR)、线性膨胀率(LER)、热失重(TGA)、耐酸性能等进行表征。同时,对膜在扩散渗析法回收酸的应用进行测试,研究表明膜的综合性能优异,辅助基团羟基能够有效提高膜的扩散渗析性能。
【图文】：
逡逑３．邋６热稳定性逡逑制备出五种杂化膜的热失重测试结果如图２．６，从图可看出五种杂化膜的热逡逑稳定性都很优异。根据图２．６可レ：ａ十算出两个重要参数起始分解温度（ＩＤＴ）和逡逑热降解温度（Ｔｄ），计算结果见Ｔ化ｌｅ邋５；从表２．５可知，最低的热降解温度是逡逑２１５’Ｃ，最低的起始分解温度是２０４‘Ｃ，两个参数都氋于许多其它杂化膜ｉｗ］。Ｗ逡逑上结果说明采用本研巧中采取的简单方法能获得高热稳定性的杂化膜。高热稳定逡逑性主要来源于两个方面的原因：一方面采用过量的ＥＰＴＡＣ，邋ＥＰＴＡＣ中的环氧基逡逑团不和ＰＶＡ主链上的轻基反应，这样在制膜过程中可ｙＪｌ去除多余的ＥＰＴＡＣ。另逡逑一方面，采用ＫＨ５５０交联剂，不仅和ＰＶＡ主链上的控基反应，还可Ｗ和ＥＰＴＡＣ逡逑的环氧基反应，形成交膀网状结构，有利于膜的热稳定性提氋。逡逑１０＂！逦、逦二逦逡逑９０－逦逦逡逑＾邋飞邋一Ａ逡逑ｉ邋６０－逦＼逦Ｃ逡逑法逦Ｉｖ逦逦Ｄ逡逑１５。；逦＼逦Ｅ逡逑０邋－邋—邋■逦■邋Ｉ
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本文编号：2581628
【图文】：
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