電化學沉積改性法制備單價選擇性陰離子交換膜的研究.pdf

1、近些年來，隨著離子交換膜的成熟應(yīng)用于電滲析分離過程，開發(fā)具有高的單價選擇性分離性能的離子交換膜已是當今的研究重點。傳統(tǒng)的離子交換膜注重于非同性離子分離，然而經(jīng)過分離后的具有同性但非同價態(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分離。單價選擇性離子交換膜材料，由于其獨特的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)溶液中的單、多價離子的直接分離，從而在實際的工業(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選擇性及穩(wěn)定性是進一步提高其應(yīng)用的關(guān)鍵。本論文的探究內(nèi)容是基于電化學沉積組裝改性法，實現(xiàn)了利用多種電化學方法改性方式的單價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、易受有機物污染特性和自堆積團聚而造成的高的膜面電阻，改善了單價選擇分離性能的能力，為其在電滲析過程中提供了一定的指導(dǎo)。主要研究內(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選擇性陰

3、離子交換膜同時提高抗污性能。通過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)的仿細胞膜改性層。對于該改性層的結(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NSBC電沉積方法制備的具有單價選擇性功能層。利用傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和掃描電子顯微鏡證實PDA和NSBC成功改性與陰離子交換膜的表面，膜表面接觸角測定結(jié)果表明

4、改性膜的良好親水性。與此同時，通過研究Cl-/SO42-分離，考察改性膜的單價陰離子選擇性，結(jié)果表明:在電滲析(ED)90min內(nèi)，改性膜的Cl-/SO42-選擇性可達到高達2.20，遠高于商業(yè)化陰離子交換膜（僅0.78）。通過測量膜面電阻的增加值以評價防污性能，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。通過研究Cl-/SO42-分離，考察改性膜的單價陰離子選擇性，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PSS/HACC雙層膜的面積電阻達到4.52Ω·cm2。同時，極化電流-電壓曲線和ζ-電勢電化學性能進一步證明改性膜的良好的單價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)的單價選擇性陰離子交換膜，并對改性膜的單價選擇性和穩(wěn)定性進行了測試，結(jié)果表明: