ATRP法制備離子交換膜應用于擴散滲析和電滲析.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，不但浪費了廢液中的有用資源，而且會嚴重污染環(huán)境和水源。擴散滲析(DD)是一種低操作費用的分離過程，驅動離子透過膜的動力主要是滲透側和擴散側的濃度差，因而能耗很低。DD過程還具有清潔、易操作等優(yōu)點。因此DD是解決廢液問題的一種簡單有效且經(jīng)濟環(huán)保的方法。另外，近年來許多特種分離領域的應用需求亟需滿足，例如海水淡化過程往往希望離子交換膜能夠實現(xiàn)不同價態(tài)

2、離子的選擇性分離，從復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。在ED過程中，選擇透過性膜對不同價態(tài)離子的傳輸性能不同，從而使其分離。因此，制備出相應的選擇性離子交換膜對電滲析分離一二價離子具有重大的意義。
　　普通原子轉移自由基聚合(ATRP)以及電子轉移活化再生催化劑原子轉移自由基聚合(ARGET-ATRP)是近年來迅速發(fā)

3、展并具有重要應用價值的活性聚合方法，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，而且對聚合物的組成、結構和端基官能團也實現(xiàn)了控制。通過這種方法還可以制備預定結構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，擴散滲析(DD)方法、裝置以及ATRP、ARGET-ATRP。第二部分介紹一二價離子選擇性膜的應用價值、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

5、(PSSS)。
　　第三章將聚電解質(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)等方面對膜的性能進行表征，并將其應用于擴散滲析(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，且能提供大量羥基（-OH），對水合離子如OH-的滲析通量較高;PSSS組分含有大量離子交換基團，提高了膜的滲析通量

6、和離子選擇分離特性;硅烷偶聯(lián)劑可以進行交聯(lián)，克服了膜溶脹度高的缺點。
　　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BPPO基體進行季銨化。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)等方面對膜進行表征，并通過對NaCl/Na2SO4體系進行電滲析(ED)探