ATRP法制備離子交換膜應(yīng)用于擴(kuò)散滲析和電滲析.pdf

1、在現(xiàn)代工業(yè)如鋼鐵、冶金等行業(yè)生產(chǎn)過程中，常常會(huì)產(chǎn)生大量廢液。如果這些廢液沒有處理就直接排放，不但浪費(fèi)了廢液中的有用資源，而且會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境和水源。擴(kuò)散滲析(DD)是一種低操作費(fèi)用的分離過程，驅(qū)動(dòng)離子透過膜的動(dòng)力主要是滲透側(cè)和擴(kuò)散側(cè)的濃度差，因而能耗很低。DD過程還具有清潔、易操作等優(yōu)點(diǎn)。因此DD是解決廢液問題的一種簡單有效且經(jīng)濟(jì)環(huán)保的方法。另外，近年來許多特種分離領(lǐng)域的應(yīng)用需求亟需滿足，例如海水淡化過程往往希望離子交換膜能夠?qū)崿F(xiàn)不同價(jià)態(tài)

2、離子的選擇性分離，從復(fù)雜的水鹽溶液中分離特定的離子。電滲析(ED)是在直流電場的作用下，離子透過離子交換膜進(jìn)行遷移的過程，具有能耗低、操作簡便、使用壽命長、無污染等特點(diǎn)。在ED過程中，選擇透過性膜對(duì)不同價(jià)態(tài)離子的傳輸性能不同，從而使其分離。因此，制備出相應(yīng)的選擇性離子交換膜對(duì)電滲析分離一二價(jià)離子具有重大的意義。
　　普通原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)以及電子轉(zhuǎn)移活化再生催化劑原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ARGET-ATRP)是近年來迅速發(fā)

3、展并具有重要應(yīng)用價(jià)值的活性聚合方法，這種方法不僅可以控制聚合物的分子量和聚合鏈的多分散性，而且對(duì)聚合物的組成、結(jié)構(gòu)和端基官能團(tuán)也實(shí)現(xiàn)了控制。通過這種方法還可以制備預(yù)定結(jié)構(gòu)和序列的嵌段和接枝共聚物。
　　本論文一共包括五章。第一章是緒論，大體分為兩個(gè)部分。第一部分介紹目前工業(yè)廢液的危害和常規(guī)處理辦法，擴(kuò)散滲析(DD)方法、裝置以及ATRP、ARGET-ATRP。第二部分介紹一二價(jià)離子選擇性膜的應(yīng)用價(jià)值、制備方法以及電滲析(ED)等。

4、
　　第二章探索通過幾種ATRP方法制備聚苯乙烯磺酸鈉(PSSS)。包括:利用普通ATRP方法通過2-溴代異丁酸乙酯(EBiB)引發(fā)苯乙烯磺酸鈉(SSS)聚合;以溴化聚（2，6-二甲基-1，4-苯醚）(BPPO)上的PPO-CH2Br為大分子引發(fā)劑，通過ARGET ATRP聚合，在BPPO高分子鏈上接枝引入SSS;以及利用EBiB引發(fā)SSS進(jìn)行ARGET ATRP聚合。前兩種方法都存在一定的不足，第三種方法可以成功制備得到聚電解質(zhì)

5、(PSSS)。
　　第三章將聚電解質(zhì)(PSSS)與聚乙烯醇(PVA)共混，并用硅烷偶聯(lián)劑交聯(lián)，涂膜后干燥、熱處理得到陽離子交換膜。我們從水含量、65℃水中溶脹性能、離子交換容量(IEC)等方面對(duì)膜的性能進(jìn)行表征，并將其應(yīng)用于擴(kuò)散滲析(DD)過程，處理模擬工業(yè)廢水（NaOH/Na2WO4）體系。膜中PVA基體親水性較強(qiáng)，且能提供大量羥基（-OH），對(duì)水合離子如OH-的滲析通量較高;PSSS組分含有大量離子交換基團(tuán)，提高了膜的滲析通量

6、和離子選擇分離特性;硅烷偶聯(lián)劑可以進(jìn)行交聯(lián)，克服了膜溶脹度高的缺點(diǎn)。
　　第四章講述了通過SI-ATRP方法在商業(yè)溴化聚（2，6-二甲基-1，4-苯醚）(BPPO)膜上接枝聚合SSS，再對(duì)BPPO基體進(jìn)行季銨化。這樣膜的主體帶有大量的正電荷(-N+(CH3)3)，而表面接枝了一層負(fù)電荷(-SO3-)。我們從水含量、離子交換容量(IEC)、熱穩(wěn)定性、離子遷移數(shù)等方面對(duì)膜進(jìn)行表征，并通過對(duì)NaCl/Na2SO4體系進(jìn)行電滲析(ED)探