聚合物基離子交換膜的制備、表征與應(yīng)用.pdf

1、離子交換膜廣泛應(yīng)用于化工、冶金、能源和環(huán)境等領(lǐng)域，性價(jià)比高的離子交換膜一直是市場(chǎng)的追求。一般來(lái)說(shuō)，離子交換膜由聚合物骨架和離子交換基團(tuán)組成。離子交換膜分為均相膜和異相膜，異相膜力學(xué)性能優(yōu)秀，價(jià)格低，裝配方便，性價(jià)比高，受到工業(yè)界青睞。本文分別以聚氯乙烯(PVC)和聚偏氟乙烯(PVDF)為骨架，基于研磨交聯(lián)的功能樹(shù)脂粉的工序困難和污染，用免磨的磺化聚苯乙烯樹(shù)脂粉作為功能化聚電解質(zhì)，按照經(jīng)典的異相離子交換膜方法制備，樹(shù)脂粉均勻分散在聚合物溶

2、液中，通過(guò)干燥和熱壓制備出力學(xué)性能好、電學(xué)性能較好和性價(jià)比高的異相離子交換膜。本論文選取性能優(yōu)異的膜與商業(yè)異相離子交換膜(Qianqiu(@))進(jìn)行對(duì)比，以0.1MNaCl水溶液和煤化工含鹽廢水為對(duì)象，考察其脫鹽性能。鑒于異相膜長(zhǎng)期使用過(guò)程中樹(shù)脂粉易脫落問(wèn)題，論文還以聚乙烯醇為基礎(chǔ)制備非荷電離子交換膜，選用四甲氧基硅烷(TMOS)、四乙氧基硅烷(TEOS)、胺丙基三乙氧基硅烷(APTEOS)和甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯(γ-MPS)等四種

3、硅烷，兩兩組合，研究雙硅烷耦合交聯(lián)規(guī)律，并開(kāi)展鎢礦生產(chǎn)中NaOH/NaWO4廢液體系回收堿應(yīng)用研究。通過(guò)本論文研究得出如下結(jié)論:
　　(1)用PVC作黏結(jié)劑，免磨商業(yè)樹(shù)脂粉（SPSt-co-DVB粉）作為功能化聚電解質(zhì)，在熱壓成型過(guò)程中，樹(shù)脂粉分布均勻，制備性能優(yōu)良的異相離子交換膜，與傳統(tǒng)工藝相比，省略了離子交換樹(shù)脂磨粉工序，機(jī)械性能和電學(xué)性能均有所提高。加工時(shí)根據(jù)PVC玻璃化溫度(Tg)和分解溫度(Tc)確定熱壓溫度為160℃。

4、隨著樹(shù)脂含量的增加，膜的離子交換容量、含水量、遷移數(shù)相應(yīng)增加，膜電阻隨之下降;當(dāng)樹(shù)脂粉含量在61.4％時(shí)，膜具有很好的電性能和適宜的機(jī)械性能，對(duì)0.1 MNaCl水溶液的電滲析脫鹽效果明顯超過(guò)商業(yè)異相離子交換膜(Qianqiu(@))。
　　(2)用PVDF作為黏結(jié)劑代替上述的聚氯乙烯(PVC)，用商業(yè)樹(shù)脂粉（SPSt-co-DVB粉）作為功能化聚電解質(zhì)，按照上述類似的方法同樣可以成功地制備出異相離子交換膜。加工時(shí)根據(jù)結(jié)晶PVDF

5、熔點(diǎn)(Tm)和流變剪切變稀確定熱壓溫度為160℃。膜的基本性能隨著樹(shù)脂含量的變化趨勢(shì)與PVC基本相同，表明用PVDF代替PVC時(shí)同樣可以制備出性能優(yōu)良的異相離子交換膜，而且由于PVDF的加工時(shí)不加增塑劑，樹(shù)脂粉添加量可提高到69.0％，該條件下制備的離子膜對(duì)0.1 MNaCl水溶液的電滲析脫鹽效果明顯超過(guò)商業(yè)異相離子交換膜。
　　(3)開(kāi)展雙硅烷耦合制備交聯(lián)聚乙烯醇雜化膜，并進(jìn)行NaOH/NaWO4廢液體系的堿回收應(yīng)用研究。堿擴(kuò)散

6、滲析性能表明，20℃時(shí)分離NaOH/Na2WO4的滲析系數(shù)為0.0035-0.0076 rn h-1，分離因子為25.0-110.5;40。C時(shí)的滲析系數(shù)為0.0056-0.010 m h-1和分離因子為21.7-45.0。從膜的機(jī)械性能和分離性能來(lái)看，APTEOS硅烷可與TEOS或TMOS硅烷耦合使用，TEOS硅烷可與TMOS硅烷耦合使用;γ-MPS不適宜與TMOS耦合，但可與TEOS或APTEOS耦合使用。
　　(4)進(jìn)行異相