電化學(xué)沉積改性法制備單價(jià)選擇性陰離子交換膜的研究.pdf

1、近些年來(lái)，隨著離子交換膜的成熟應(yīng)用于電滲析分離過(guò)程，開發(fā)具有高的單價(jià)選擇性分離性能的離子交換膜已是當(dāng)今的研究重點(diǎn)。傳統(tǒng)的離子交換膜注重于非同性離子分離，然而經(jīng)過(guò)分離后的具有同性但非同價(jià)態(tài)離子的濃縮液一般難以處理和直接利用，這就要求將產(chǎn)生的濃縮溶液能夠再次精細(xì)分離。單價(jià)選擇性離子交換膜材料，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)溶液中的單、多價(jià)離子的直接分離，從而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)具有很大的應(yīng)用潛力。商業(yè)化的離子交換膜目前已經(jīng)能夠很好的實(shí)現(xiàn)非同性離子的

2、選擇性分離，但是如何解決目前商業(yè)化的離子交換膜具有同性離子的單價(jià)選擇性及穩(wěn)定性是進(jìn)一步提高其應(yīng)用的關(guān)鍵。本論文的探究?jī)?nèi)容是基于電化學(xué)沉積組裝改性法，實(shí)現(xiàn)了利用多種電化學(xué)方法改性方式的單價(jià)選擇性陰離子交換膜并較好的克服了改性層的不穩(wěn)定性、易受有機(jī)物污染特性和自堆積團(tuán)聚而造成的高的膜面電阻，改善了單價(jià)選擇分離性能的能力，為其在電滲析過(guò)程中提供了一定的指導(dǎo)。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.生物啟發(fā)并利用直流電沉積方法改性制備具有單價(jià)選擇性陰

3、離子交換膜同時(shí)提高抗污性能。通過(guò)多巴胺氧化自聚合成聚多巴胺(PDA)吸附在膜表面和N-鄰磺酸基苯殼聚糖(NSBC)的電沉積防范從而在膜表面構(gòu)建一種“三層”結(jié)構(gòu)的仿細(xì)胞膜改性層。對(duì)于該改性層的結(jié)構(gòu):最內(nèi)層和最外層是具有不同沉積時(shí)間的PDA分別具有提供配位鍵和提供抗污染能力，中間層通過(guò)NSBC電沉積方法制備的具有單價(jià)選擇性功能層。利用傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和掃描電子顯微鏡證實(shí)PDA和NSBC成功改性與陰離子交換膜的表面，膜表面接觸角測(cè)定結(jié)果表明

4、改性膜的良好親水性。與此同時(shí)，通過(guò)研究Cl-/SO42-分離，考察改性膜的單價(jià)陰離子選擇性，結(jié)果表明:在電滲析(ED)90min內(nèi)，改性膜的Cl-/SO42-選擇性可達(dá)到高達(dá)2.20，遠(yuǎn)高于商業(yè)化陰離子交換膜（僅0.78）。通過(guò)測(cè)量膜面電阻的增加值以評(píng)價(jià)防污性能，在ED工藝中，使用十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)作為污染材料，并且30min后改性膜的膜面積電阻增加值僅為0.08Ω·cm2。
　　2.直流交替電沉積聚（4-苯乙烯磺酸鈉）

5、(PSS)和羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖(HACC)層層組裝改性制備具有單價(jià)選擇性陰離子交換膜。同未改性的商業(yè)化的離子交換膜相比，在膜表面上的(PSS/HACC)交替電沉積多層組裝明顯提高了陰離子的選擇性。通過(guò)研究Cl-/SO42-分離，考察改性膜的單價(jià)陰離子選擇性，結(jié)果表明:商業(yè)化的陰離子交換膜的選擇性選擇性和分離效率的平均值分別為0.66和-0.19。作為PSS/HACC層的交替9個(gè)雙層電沉積的結(jié)果，選擇性選擇性提高至2.90且分離效率

6、也增加至0.28。在最佳制造條件下，具有9個(gè)PSS/HACC雙層膜的面積電阻達(dá)到4.52Ω·cm2。同時(shí)，極化電流-電壓曲線和ζ-電勢(shì)電化學(xué)性能進(jìn)一步證明改性膜的良好的單價(jià)選擇性和改性層的穩(wěn)定性。
　　3.脈沖電流交替沉積N-鄰磺酸基苯殼聚糖(NSBC)和羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖(HACC)改性技術(shù)方法制備了（HACC/NSBC）這種多層聚電解質(zhì)改性結(jié)構(gòu)的單價(jià)選擇性陰離子交換膜，并對(duì)改性膜的單價(jià)選擇性和穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明: