改性蔗渣纖維素陽離子交換膜的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、離子交換膜是一種表面含有特殊基團(tuán)，對(duì)溶液中的離子具有選擇透過性的膜狀功能高分子電解質(zhì)。因其具有的分離與選擇特性，以及節(jié)能、高效環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，故而被應(yīng)用于海水脫鹽、工業(yè)廢液回收利用、化工分離、食品加工等諸多領(lǐng)域。目前，雖然離子交換膜引起了人們的廣泛研究和應(yīng)用，但是通過鄰苯二甲酸酐改性蔗渣纖維素來制備離子交換膜的研究仍然比較少。
　　本研究以蔗渣纖維素這一產(chǎn)量豐富，環(huán)境友好的天然高分子物質(zhì)為原料，鄰苯二甲酸酐為改性試劑制備出對(duì)陽離子具有

2、選擇透過性的纖維素膜。同時(shí)通過各種物理和化學(xué)改性手段使其具有較好的含水率、溶脹度、離子交換容量和一定的力學(xué)強(qiáng)度等性能，并將其應(yīng)用于電滲析裝置中處理氨氮廢水。
　　首先利用鄰苯二甲酸酐對(duì)蔗渣纖維素進(jìn)行改性，將羧基引入纖維素中，通過響應(yīng)面優(yōu)化得出改性的最佳工藝條件:酸酐投加量7g，超聲波預(yù)處理時(shí)間60min，反應(yīng)時(shí)間57min，反應(yīng)溫度91℃。得到羧基化產(chǎn)率13.45％，并對(duì)改性產(chǎn)物進(jìn)行紅外光譜、XRD、TGA和DTG分析，結(jié)果表明在

3、改性產(chǎn)物中出現(xiàn)了羧基特征吸收峰;纖維素的晶型沒有發(fā)生變化，結(jié)晶度從68.83％下降到67.79％;熱穩(wěn)定性變差。
　　其次以氯化鋅水溶液為溶劑，以改性蔗渣纖維素作為原料進(jìn)行制膜實(shí)驗(yàn)，考察了蔗渣纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、成孔劑用量對(duì)離子交換膜的含水率、溶脹度、離子交換容量和力學(xué)強(qiáng)度等性能的影響。結(jié)果表明當(dāng)蔗渣纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5％，成孔劑用量與纖維素質(zhì)量比為2∶1時(shí)制備的陽離子交換膜較好，其性能指標(biāo)為:含水率29.33％、溶脹度8.66％、

4、離子交換容量0.98mmol/g、拉伸強(qiáng)度0.84MPa。離子交換膜的表征結(jié)果顯示:成膜前后沒有新的官能團(tuán)產(chǎn)生;纖維素的晶型從Ⅰ型變成了Ⅱ型，結(jié)晶度從68.83％下降到47.66％;熱穩(wěn)定性有所下降。
　　最后通過電滲析實(shí)驗(yàn)，考察離子交換膜對(duì)高濃度氨氮廢水的處理能力，探究了氨氮廢水的濃度、實(shí)驗(yàn)電壓、電解時(shí)間對(duì)氨氮去除率的影響。結(jié)果表明:當(dāng)廢水中氨氮的濃度為1500mg/L-2000mg/L時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)氨氮的去除效率較高，在實(shí)驗(yàn)電