扩散渗析阴离子交换膜的制备及性能研究

发布时间：2017-12-24 03:32

  本文关键词：扩散渗析阴离子交换膜的制备及性能研究　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：近年来,随着金属加工、采矿工程、电镀等化工行业飞速发展,其生产过程中不可避免地排放大量含酸废液,不仅浪费资源更加破坏环境。基于此,如何分离回收含酸废液等问题急待解决。扩散渗析技术是在渗透压的驱动下,离子选择性地透过膜而达到分离回收的目的,由于该过程具有低能耗、操作简便、高效环保等优点而引起研究者的关注。点击化学(Click Chemistry)法因具备反应条件温和、反应速度快、产物立体选择性强等优势,被广泛应用于糖类化合物、生物大分子、药物先导化合物的合成领域。本文通过点击化学法合成三类均质型阴离子交换膜并将其应用于扩散渗析中,研究了聚合物的结构与性能之间的关系。选用聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段热塑性弹性体(SBS)为高分子基质,以炔丙基三甲胺盐(PTMA)为碱性功能基团,通过点击化学法合成聚合物SBS-TMA-X,然后,采用浇铸成膜法制得厚度统一的均质型阴离子交换膜。此外,以1,2-乙二硫醇(EDT)为化学交联剂,对SBS-TMA-0.20进行不同程度的交联改性后制膜TSBS-Y;最后,以丙炔酸(PA)为亲水性辅助基团原料,通过一锅点击化学法得到改性膜TSBS-COOH-Z。借助核磁共振波谱仪(1H-NMR)、热重分析仪(TGA)对离子膜SBS-TMA-0.09的化学结构、热稳定性能进行表征;采用扫描电子显微镜(SEM)、动态机械分析仪(DMA)、精密天平仪(EB)、自制扩散渗析仪(DDA)和自动电位滴定仪(PTA)对三类膜的形貌、机械强度、酸性稳定性和扩散渗析性能进行研究;通过有机元素分析仪(OEA)对膜TSBS-Y的交联度进行定量研究。通过变温水浴仪(VT-W)研究了三类膜的扩散渗析性能与温度间的关系。研究结果表明:三类阴离子交换膜均具有良好的形貌,改性剂的引入并未明显改变膜的形态;膜的初始分解温度约为200℃,主链的热降解温度约为490℃;膜在热酸液中连续浸泡7天后的质量分数仍维持在97%且扩散渗析性能与浸泡时间无显著关联;交联膜TSBS-Y的机械强度明显优于SBS-TMA-X和TSBS-COOH-Z,膜TSBS-0.3的抗拉强度(Ts)可达到42.2 MPa;含有氢键结构的膜TSBS-COOH-0.10的综合扩散渗析性能达最佳,它的扩散系数U_H~+值为3.43×10~（-2） m/h,分离系数S值为28.3,核心性能远优于商业膜DF-120;对所有样本而言,U值随温度的升高而增大,S值在高温下呈下降的趋势,膜TSBS-COOH-0.10的S值突降点所对应的温度最低。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ425.236

【参考文献】

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本文编号：1326722