膜法金属电积工艺中阳离子交换膜的改性研究

发布时间：2021-03-29 04:03

　　解决金属冶炼过程中废气、废水的排放是该行业发展面临的一个重要问题。随着冶金资源的日益减少,如何在提高金属提纯技术的同时寻求一个环境友好、操作方便的工艺是需要研究新课题。新型膜法金属电积工艺,即双膜三室组件在电解中的应用,解决了这个困扰已久的问题。阳离子交换膜作为双膜三室组件的重要组成部分,不仅需要拦截氯离子的通过,有效降低氯气的产生,还必须具备克服在高温、强酸性、强氧化性条件下寿命短的能力,而市场上销售的阳离子交换膜均达不到这些要求,因此选择合适的阳离子交换膜对其进行改性处理,使其具备适应这些要求的特性。利用高分子导电聚合物聚苯胺改性阳离子交换膜,以阳离子交换膜为聚苯胺薄膜的载体,苯胺在质子酸掺杂条件下在膜表面氧化聚合生成聚苯胺层,对改性后的阳离子交换膜进行性能测试,及电渗析实验验证氯离子的拦截率。实验包括:（1）对不同厂家生产的两种阳膜进行改性,在温度20℃,聚合反应时间10分钟,氧化剂为氯化铁,掺杂质子酸为盐酸,不同涂层次数条件下,对比其改性效果:IONSEP-HC-C的氯离子泄漏率在涂层次数为5层时为3.06%,比原膜降低了54.12%;Nafion 117的氯离子泄漏率在涂层次... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题简介
        1.1.1 金属电积工艺现状
        1.1.2 膜法金属电积工艺
    1.2 离子交换膜简介
        1.2.1 离子交换膜及作用机理
        1.2.2 离子交换膜的分类
        1.2.3 离子交换膜的主要性能及表征
    1.3 阳离子交换膜的改性
        1.3.1 离子交换膜改性类型
        1.3.2 表面改性方法
    1.4 改性方法的选定
        1.4.1 改性基膜的选择
        1.4.2 聚苯胺改性阳离子交换膜
    1.5 研究依据和研究内容
        1.5.1 研究依据
        1.5.2 研究内容
2 聚苯胺改性阳离子交换膜及参数测定
    2.1 聚苯胺的合成及影响因素
    2.2 实验方案的确定
        2.2.1 基膜的选择
        2.2.2 合成方法的选择
        2.2.3 氧化剂的选择
        2.2.4 质子酸的选择
        2.2.5 实验原料及仪器设备
    2.3 改性杭州埃尔IONSEP -HC-C和美国杜邦Nafion 117
        2.3.1 膜的预处理
        2.3.2 改性膜
    2.4 参数测定方法
        2.4.1 含水率及离子交换容量
        2.4.2 膜电位及理论迁移数
        2.4.3 电渗析实验
    2.5 结果与讨论
    2.6 本章小结
3 聚苯胺合成条件对改性Nafion 117的影响
    3.1 实验方案的确定
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料及仪器设备
        3.2.2 膜的预处理
        3.2.3 测试与表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 温度的影响
        3.3.2 时间的影响
        3.3.3 氧化剂的种类影响
        3.3.4 掺杂质子酸的影响
    3.4 本章小结
        3.4.1 机理探讨
        3.4.2 分析合成条件对改性膜的影响
4 聚苯胺/无机复合物改性Nafion 117膜的性能研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 二氧化硅改性阳离子交换膜的进展
        4.1.2 聚苯胺改性阳离子交换膜的进展
        4.1.3 实验材料及仪器设备
        4.1.4 膜的预处理
        4.1.5 二氧化硅改性膜
        4.1.6 聚苯胺改性膜
    4.2 测试与表征
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
5 膜法钴电积工艺系统中阳离子交换膜的应用研究
    5.1 室内小型膜电积工艺
        5.1.1 阳膜对氯气的抑制作用
        5.1.2 中隔室回收酸的浓度
    5.2 膜电积工艺中试试验
        5.2.1 中试现场选择
        5.2.2 现场中试条件
        5.2.3 极膜一体化装置研究
        5.2.4 测试指标计算方法
        5.2.5 中试研究结果
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 建议及不足
    6.3 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]导电聚合物改性阳离子交换膜提高一价离子选择性[J]. 王翠,王三反,李广,武彦斌.  水处理技术. 2014(12)
[2]二氧化硅改性Nafion117阳离子交换膜的性能研究[J]. 穆永信,王三反,王挺,陈霞,丛琳.  水处理技术. 2013(10)
[3]阳离子交换膜改性的研究进展[J]. 穆永信,王三反,吴楠.  水处理技术. 2013(06)
[4]单价选择性均相阳离子交换膜的制备及性能[J]. 王汉敏,高学理,胡圆,王剑,徐佳,高从堦.  膜科学与技术. 2011(05)
[5]聚氨酯型阳离子交换膜的制备及其还原草酸中的应用[J]. 江慧华,马森,方继敏.  聚氨酯工业. 2011(04)
[6]离子交换膜分离技术及其应用[J]. 何桂荣,孟凡伟.  世界有色金属. 2010(07)
[7]液膜分离技术[J]. 余美琼.  化学工程与装备. 2007(05)
[8]聚苯胺在金属防腐领域中的应用[J]. 刘东.  应用化工. 2007(08)
[9]应用于燃料电池的全氟磺酸膜及其改性[J]. 李辰楠,孙公权,任素贞,吴智谋,刘瑾,辛勤.  科学通报. 2005(19)
[10]离子交换膜电解技术在湿法冶金中的应用[J]. 谭翎燕,王训遒.  化工进展. 2002(12)

硕士论文
[1]膜法钴电积工艺中阳离子交换膜的改性研究[D]. 穆永信.兰州交通大学 2014
[2]钴生产过程中膜法消除氯气的试验研究[D]. 陈玮.兰州交通大学 2013
[3]单价选择性阳离子交换膜的制备及应用初探[D]. 胡圆.中国海洋大学 2009
[4]功能性质子酸掺杂聚苯胺及聚苯胺/尼龙66复合材料研究[D]. 马玉亮.青岛科技大学 2007
[5]聚苯胺的合成及聚苯胺复合物的研究[D]. 何丽红.武汉理工大学 2005



本文编号：3106863