低電阻異相陽(yáng)離子交換膜的制備與表征.pdf

1、異相離子交換膜因其本身固有的優(yōu)點(diǎn)，如制備操作容易、成本相對(duì)較低、較穩(wěn)定易存儲(chǔ)、機(jī)械性能優(yōu)良且不易變形等，仍在很多領(lǐng)域，特別是在水處理及廢水再利用領(lǐng)域備受青睞，因此異相離子交換膜的性能改善（主要針對(duì)其電化學(xué)性能）仍具有重要意義及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。從離子交換膜的性能來(lái)看，離子交換膜的電阻率和選擇透過(guò)能力與電滲析過(guò)程中的能耗和分離效率兩大主要膜性能密切相關(guān)。本文分別從離子交換樹(shù)脂和粘結(jié)劑兩個(gè)角度對(duì)異相陽(yáng)離子交換膜的性能進(jìn)行改善研究，考察降低膜電阻

2、的方法原理及其對(duì)膜的離子選擇性能的影響。
　　本文分別以自制的離子交換容量不同的磺化聚苯乙烯微球替換異相陽(yáng)離子交換膜中的部分商品離子交換樹(shù)脂，以不同磺化度的磺化聚醚砜替換異相陽(yáng)離子交換膜中的部分粘結(jié)劑，以減小減少離子交換膜中的惰性區(qū)域，改善膜性能。并經(jīng)過(guò)對(duì)異相陽(yáng)離子交換膜的各項(xiàng)性能，包括交換性能、電學(xué)性能和傳質(zhì)性能進(jìn)行表征與對(duì)比分析，研究磺化聚苯乙烯微球和磺化聚醚砜對(duì)異相離子交換膜電化學(xué)性能的影響。
　　本文中，磺化聚苯乙烯

3、微球作為一種自制小粒徑離子交換樹(shù)脂，先后通過(guò)分散聚合和濃硫酸磺化制備而成，平均粒徑及粒徑分布的平均方差分別為11.02μm和1.61，具有單分散性，相對(duì)商品離子交換樹(shù)脂顆粒其顆粒對(duì)離子交換膜結(jié)構(gòu)的破壞能力較小;磺化聚醚砜經(jīng)反應(yīng)活性高的氯磺酸磺化而成，主要與聚氯乙烯摻雜用作異相陽(yáng)離子交換膜的粘結(jié)劑。自制的異相陽(yáng)離子交換膜通過(guò)流涎法蒸發(fā)溶劑制備而成。
　　以磺化聚苯乙烯微球替換異相陽(yáng)離子交換膜中的部分商品離子交換樹(shù)脂時(shí)，提高離子交換膜

4、中磺化聚苯乙烯微球所占的比率（0，5wt％，10wt％），或者增大所使用的磺化聚苯乙烯微球的離子交換容量(0.62 mmol/g(干)，1.21 mmol/g（干）)，都能起到降低離子交換膜的電阻率的作用，且離子交換膜中的總樹(shù)脂含量越低，其作用越明顯。但若所使用磺化聚苯乙烯微球的離子交換容量過(guò)小，提高離子交換膜中磺化聚苯乙烯微球所占的比率會(huì)使膜的選擇透過(guò)能力降低，而如果同時(shí)提高所使用的磺化聚苯乙烯微球的離子交換容量，便能在降低離子交換膜

5、的電阻率的同時(shí)，保持離子交換膜相對(duì)較好的選擇透過(guò)能力;以不同磺化度(0～15.29％)的磺化聚醚砜替換異相陽(yáng)離子交換膜中的部分粘結(jié)劑時(shí)，若磺化聚醚砜在粘結(jié)劑中所占的比重相同（14wt％），離子交換膜的電阻率受磺化聚醚砜磺化度的影響較小，而膜的選擇透過(guò)性會(huì)隨著聚醚砜磺化度的提高而增加。當(dāng)制備異相陽(yáng)離子交換膜所使用的磺化聚醚砜的磺化度相同時(shí)(15.29％)，隨著磺化聚醚砜在粘結(jié)劑中所占比重的提高，膜的電學(xué)性能和傳質(zhì)性能都會(huì)得到明顯的改善提升