单价离子选择性分离膜设计及改性层的电驱动原位构筑

发布时间：2024-12-11 05:07

　　离子交换膜作为一种半透膜,其主体高分子结构携带有荷正电或荷负电的功能基团,可选择性分离溶液体系中自由解离的阴离子与阳离子,在化工分离、环境水处理、能量转化等领域有重要应用。随着过程工业的逐步发展,针对目标物质更加精细的分离需求也日益提升。单价离子选择性分离膜可以选择性筛分单价离子而阻隔多价离子,最终实现不同价态离子间的筛分。商用单价离子选择性分离膜通常存在选择系数低、电阻高、长期稳定性差的问题。功能层的化学构筑、膜主体结构的物理优化、功能分子的精确设计是提升单价离子选择性分离膜性能的传统方法。本文,我们从新工艺的角度出发,结合膜污染理论并利用电沉积的方法,制备得到一系列性能优越的单价离子选择性分离膜,其具体研究内容如下:(1)采用电沉积聚合物电解质的方式制备了单价阴离子选择性分离膜。通过将磺化聚苯醚聚电解质配制成胶体溶液,并参考膜污染发生的条件,在极限电流密度以上的电场强度下将聚电解质沉积在阴离子交换膜表面形成反电荷功能层。通过对表面形貌、粗糙度和沉积物含量的测试,我们发现改性过程中出现了水解离和电对流效应,这和膜污染的过程非常类似。用这样的方法在10mA/cm2条件下制备的膜不仅具有合...

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【部分图文】：

图１．１离子交换膜微观离子通迸结构示意图??丨２３】??

段和疏水链段发生微相分离，具有离子基团的亲水相聚集形成离子通道。??具有合适尺寸的离子会优先通过离子通道并穿过离子交换膜，反之则被阻挡；（２）??电场作用：离子交换膜上的固定基团会形成相应的电场，具有反电荷的自由离子??能通过静电相互作用在驱动力下通过离子交换膜；（３）溶解扩散模....

图１．２离子交换膜表面改性策略：（ａ）表面构筑髙度交联致密层；（ｂ）表面构筑反电荷??

改性??离子选择性是一种主要体现在膜－溶液界面处的膜特性，因此表面改性是被??研宄得最多的且最普适的用于提高单价离子选择性的方法之一。基于孔径筛分原??理，一种最直接的方法就是在膜表面增加一层交联度更高的致密层。Ｓａｔａ等人［２６］??制备了由苯酚、ｍ－苯酚硫酸盐和甲醛缩聚的高交....

图１．３常规电渗析脱盐膜堆结构示意图??由于离子交换膜的荷电性质，目前其主要的一个应用方向之一是通过将膜装??

?入?▲????１?卩＾?１?＾?＿?１?阴膜?阳膜?????—?Ｉ?．?「＊?Ｉ?ｎｉｒ??１?＋?？－?１?一土??＿?－?？＃?＾?Ｕ?－?？?？?＋；；－?？—？?＋??■电极液＿?Ａ?？二＿＠?？?：?＠?＿电极液■??？—？？?＋？?（Ａ）－?＃?＋＠＃??＿參?？？....

图２．１电驱动改性装置示意图（ＥＤ８４－Ｉ－１０）??

?第２章电沉积磺化聚苯醚制备单价阴离子选择性分离膜???电极板。由这些膜和隔板形成中间两个料液室和两边两个电极室。电极两端同直??流电源相连，电极室和料液室均和蠕动泵相连使溶液能够不断循环，流速??２００ｍＬ／ｍｉｎ。淡化室和浓缩室连通以保持料液浓度恒定。??＿＿＿??图２．１电....

本文编号：4016238