長(zhǎng)效型單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜的制備與表征.pdf

1、在單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜的制備中，通過(guò)對(duì)普通陽(yáng)離子交換膜(CEM)進(jìn)行表面修飾而使其具有單價(jià)選擇性已經(jīng)成為了一個(gè)重要的方法，但是在實(shí)際應(yīng)用中，帶正電荷的聚合物電解質(zhì)由物理吸附作用與陽(yáng)離子交換膜表面結(jié)合，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期連續(xù)的電滲析會(huì)使其脫離膜表面。因此，有許多學(xué)者著手從不同方面研究增加改性層與膜表面的作用力，延長(zhǎng)改性膜的使用壽命。因此，本文選用環(huán)境友好型綠色材料殼聚糖，作為改性材料引入CEM表面，制備單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜，使用兩種主要方法增加

2、膜的使用時(shí)間：一是物理強(qiáng)化法，對(duì)CEM表面用砂紙打磨增加改性層與CEM表面的作用面積；二是化學(xué)鍵合法，使用化學(xué)反應(yīng)使改性層與CEM表面以共價(jià)鍵形式結(jié)合。
　　物理強(qiáng)化法：采用浸泡法將殼聚糖引入CEM表面，引入打磨和交聯(lián)兩種方法增加改性CEM的耐久性，考察殼聚糖溶液濃度和制備階段對(duì)改性CEM性能的影響。動(dòng)態(tài)電滲析試驗(yàn)H+/Zn2+、Na+/Mg2+體系中，當(dāng)殼聚糖濃度為2％（w/v）時(shí)，Zn2+、Mg2+的遷移數(shù)最低，分別為0.00

3、3708、0.05238，與未改性CEM相比，分別下降了87%、77%。對(duì)于不同制備階段的H+/Zn2+體系，當(dāng)CEM進(jìn)行打磨、浸泡、交聯(lián)、季胺化后，Zn2+遷移數(shù)最低，為0.003708，與未改性CEM相比下降了87%。在Na+/Mg2+體系中Mg2+的遷移數(shù)在CEM進(jìn)行了打磨、浸泡、交聯(lián)后最小，為0.01664，與未改性CEM相比下降了93%，說(shuō)明所制備的單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜對(duì)于多價(jià)陽(yáng)離子的滲透率明顯降低。采用掃描電子顯微鏡進(jìn)行膜

4、形貌表征，顯示改性后的CEM表面比未改性的CEM表面更加的致密、光滑。同時(shí)改性CEM壽命考察實(shí)驗(yàn)顯示，在對(duì)改性CEM用2%（v/v）醋酸浸泡振蕩不同時(shí)間后，打磨交聯(lián)后的CEM與未進(jìn)行打磨交聯(lián)的改性CEM相比，多價(jià)陽(yáng)離子滲透率更低，且耐久性良好。
　　化學(xué)鍵合法：以合成的疊氮功能化殼聚糖（AZ-CS）為改性材料，用浸泡、光照的方法將AZ-CS以共價(jià)鍵形式結(jié)合在CEM表面，而后經(jīng)過(guò)不同的后續(xù)改性步驟制備單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜，考察了不

5、同制備階段對(duì)于改性CEM性能的影響。動(dòng)態(tài)電滲析實(shí)驗(yàn)H+/Zn2+體系中，AZ-CS浸泡光照1%CS浸泡交聯(lián)季胺化CEM的Zn2+的遷移數(shù)最小，為0.008756，與未改性CEM相比降低了77%，在Na+/Mg2+體系，AZ-CS浸泡光照1%CS浸泡交聯(lián)的CEM的Mg2+的遷移數(shù)最低為0.02864，與未改性CEM相比降低了87%，說(shuō)明所制備的單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜對(duì)于多價(jià)陽(yáng)離子的滲透率明顯降低。用原子力顯微鏡對(duì)CEM表面形態(tài)進(jìn)行表征顯示

6、，AZ-CS改性后的CEM與未改性CEM相比，表面更加均勻致密，平均粗糙度從0.00871μm降低到0.0067μm。改性CEM壽命考察實(shí)驗(yàn)證明，在改性CEM經(jīng)過(guò)2%（v/v）醋酸超聲振蕩不同時(shí)間后，改性層與CEM表面以化學(xué)鍵相結(jié)合的改性CEM，離子遷移數(shù)改變小，說(shuō)明耐久性良好。
　　本工作較全面的探討了兩種改性方法制備的單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜的制備方法、表面形貌及基本性能，表明兩種制備單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜方法的可行性以及所制備