Development of BPPO-Based Anion Exchange Membrane for Electrodialysis and Diffusion Dialysis.pdf

1、電滲析(ED)主要用于生產(chǎn)飲用水，咸水淡化，水軟化和從水流中除去其他帶電污染物。另一方面，擴(kuò)散透析(DD)是用于分離和回收酸的環(huán)境友好型離子交換膜(IEM)分離方法。因此，需要高度穩(wěn)定的陰離子交換膜(AEM)才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
　　我們目前的工作重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)面向電滲析和擴(kuò)散透析應(yīng)用的均相或多孔溴化聚苯醚(BPPO)陰離子交換膜。
　　通過(guò)溶液流延法制備了一系列用于ED過(guò)程的均相N-甲基嗎啉功能化PPO主鏈陰膜。得到的AEM具有

2、熱機(jī)械穩(wěn)定性。此外，它們?cè)谑覝叵聣A性介質(zhì)中比季銨化聚苯醚(QPPO)具有更高的化學(xué)穩(wěn)定性。同時(shí)它們擁有更高的離子交換容量(0.39mmol/g～1.72 mmol/g)，含水率(7.28％～27.4％)，離子遷移數(shù)(0.96)和較低的離子電阻(1.5Ω.cm2)。具有較高離子交換含量的樣品膜顯示出更高的脫鹽性能。類(lèi)似的，以二甲基乙醇胺為離子交換基團(tuán)的PPO基均相陰膜也被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并用于脫鹽。該膜具有0.66 mmol/g～1.38 mm

3、ol/g的離子交換容量，11.60％～48.50％的含水率，8.58％～20.21％的體積膨脹率，32.52 MPa～49.22 MPa的拉伸強(qiáng)度和0.94～0.98的離子遷移數(shù)。它們?cè)诃h(huán)境溫度下顯示出比QPPO更高的堿穩(wěn)定性。該方法制備的均相AEMs在相同的實(shí)驗(yàn)條件下表現(xiàn)出比我們以前制備的膜和商業(yè)膜Neosepta AMX更高的脫鹽性能。
　　此外，通過(guò)相轉(zhuǎn)化法由BPPO和二甲基苯胺制備多孔AEM。它們的熱穩(wěn)定性較高，離子交換容

4、量為0.34 mmol/g～0.82 mmol/g，含水率為202％～226％，尺寸穩(wěn)定性為1.50％～2.60％，接觸角為59.18°～65.15°。制備的AEM在環(huán)境溫度下顯示出比商業(yè)膜DF-120更高的擴(kuò)散系數(shù)值(UH=0.0016 m/h～0.14 m/h)。另一方面，我們還通過(guò)相轉(zhuǎn)化法從BPPO和三苯胺(TPA)制備用于擴(kuò)散透析(DD)應(yīng)用的多孔AEM。通過(guò)紅外表征了樣品膜的結(jié)構(gòu)。這些樣品膜的含水率為159.3％～243.5％

5、，離子交換容量為0.97 mmol/g～1.49 mmol/g，線性膨脹率為3.23％～6.45％，固定基團(tuán)濃度為0.0051 mol/L～0.0061 mol/L。此外還研究了TPA濃度變化對(duì)AEM的形態(tài)影響。不同凝膠介質(zhì)對(duì)AEM的形態(tài)和DD性能的影響也得到了探究。得到的結(jié)果表明，制備的AEM具有較高的熱穩(wěn)定性，在室溫下也顯示出較高的酸回收率(UH=0.010 m/h)。另一方面，該膜的酸擴(kuò)散系數(shù)(UH)隨著凝膠介質(zhì)中乙醇濃度的增加而