酸回收用陰離子交換膜的制備及表征.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生大量的含金屬離子的酸性廢液，對(duì)環(huán)境的壓力越來(lái)越大，對(duì)含金屬離子的酸性廢液無(wú)害化處理成為人們研究熱點(diǎn)。在眾多處理方法中，擴(kuò)散滲析法處理含金屬離子的酸性廢液不僅能回收酸，還能夠?qū)饘匐x子的回收。擴(kuò)散滲析還具有能耗低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。擴(kuò)散滲析法處理含金屬離子的酸性廢液的關(guān)鍵問(wèn)題是制備出性能優(yōu)異的擴(kuò)散滲析用陰離子交換膜。因而，開發(fā)高H+離子滲析性，高分離系數(shù)，高熱穩(wěn)定性，適用于擴(kuò)散滲析酸回收的陰離子交換膜為主要研究?jī)?nèi)容。本

2、文從三個(gè)方面開展工作:(1)綠色工藝路線制備擴(kuò)散滲析酸用陰離子交換膜，以聚乙烯醇(PVA)為原料，基于雜化技術(shù)，開發(fā)綠色工藝路線制備陰離子交換膜。(2)低成本高性能擴(kuò)散滲析酸用陰離子交換膜研究，以聚氯乙烯(PVC)為原料，基于半互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，制備低成本高性能擴(kuò)散滲析酸用陰離子交換膜。(3)開發(fā)具有輔助基團(tuán)陰離子交換膜，研究其對(duì)擴(kuò)散滲析的影響。在此基礎(chǔ)上，對(duì)陰離子交換膜的微觀結(jié)構(gòu)和性能的進(jìn)行了表征，測(cè)試了擴(kuò)散滲析酸回收性能，探討了膜的微觀

3、結(jié)構(gòu)與擴(kuò)散滲析酸回收性能之間的關(guān)系。通過(guò)研究得出如下結(jié)論:
　　(1)以2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(EPTAC)、聚乙烯醇(PVA)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)為起始原料，通過(guò)改變EPTAC的量，制備出一系列雜化陰離子交換膜。測(cè)試膜的離子交換能力(IEC)、水含量(WR)、線性膨脹率(LER)、拉伸強(qiáng)度(TS)和斷裂伸長(zhǎng)率(Eb)、熱分解溫度(Td)和起始降解溫度(IDT)等對(duì)膜的性能進(jìn)行表征。采用擴(kuò)散滲析法回收0.81m

4、ol/L HCl+0.18mol/L FeCl2模擬酸性廢液，結(jié)果表明膜不僅具有好的物理化學(xué)性能，還具有較好的擴(kuò)散滲析性能，在25℃時(shí)酸擴(kuò)散滲析系數(shù)(UH)是0.011-0.018m/h之間，分離系數(shù)(S)在18.5-21之間，優(yōu)于商業(yè)膜DF-120（UH為0.009m/h，S為18.5）。由于該路線成本低，制備過(guò)程簡(jiǎn)單、綠色是制備擴(kuò)散滲析用陰離子交換膜的候選方法之一。
　　(2)以用聚乙烯醇(PVA)和烯丙基三甲基氯化銨(TMA

5、)為原料，四價(jià)鈰鹽為引發(fā)劑，水做溶劑，制備出不同接枝度的聚乙烯醇接枝聚烯丙基三甲基氯化銨(PVA-g-PTMA)接枝共聚合物，與四乙氧基硅烷(TEOS)溶膠-凝膠反應(yīng)制備出一系列擴(kuò)散滲析用雜化陰離子交換膜。測(cè)試膜的離子交換能力(IEC)、水含量(WR)、線性膨脹率(LER)、熱分解溫度(Td)和起始降解溫度(IDT)、耐酸性等。研究表明:在25℃時(shí)酸擴(kuò)散滲析系數(shù)(UH)是0.0168-0.060m/h之間，分離系數(shù)(S)在7.8-22.

6、5之間，與商業(yè)膜DF-120（UH為0.009m/h，S為18.5）比較，只要接枝率適當(dāng)，可以獲得性能優(yōu)異的擴(kuò)散滲析用陰離子交換膜。該方法制備過(guò)程綠色，制備過(guò)程簡(jiǎn)單。
　　(3)通過(guò)聚氯乙烯(PVC)和對(duì)二乙烯苯(DVB)與甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAM)共聚物為原料制備半互傳網(wǎng)絡(luò)聚合物陰離子交換膜。采用紅外(FTIR)、熱失重(TGA)、離子交換能力(IEC)、水含量(WR)等對(duì)膜的性能進(jìn)行表征。調(diào)整PVC在膜中的質(zhì)量含量和交聯(lián)

7、劑的量來(lái)改變膜的性能，研究表明:在25℃時(shí)膜的酸擴(kuò)散滲析系數(shù)UH在0.012-0.04m/h之間，分離系數(shù)(S)在36-61之間，性能優(yōu)于商業(yè)膜DF120（UH為0.009m/h，S為18.5）。采用該法制備的陰離子交換膜成本低，性能好具有商業(yè)應(yīng)用潛力。
　　(4)通過(guò)含羥基叔胺季銨化溴化聚苯醚(BPPO)制備具有輔助基團(tuán)的陰離子交換膜。對(duì)膜的基本性能進(jìn)行測(cè)試，包括膜的離子交換能力(IEC)、水含量(WR)、線性膨脹率(LER)、