長效型單價選擇性陽離子交換膜的制備與表征.pdf

1、在單價選擇性陽離子交換膜的制備中，通過對普通陽離子交換膜(CEM)進行表面修飾而使其具有單價選擇性已經(jīng)成為了一個重要的方法，但是在實際應(yīng)用中，帶正電荷的聚合物電解質(zhì)由物理吸附作用與陽離子交換膜表面結(jié)合，經(jīng)過長期連續(xù)的電滲析會使其脫離膜表面。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，制備單價選擇性陽離子交換膜，使用兩種主要方法增加

2、膜的使用時間：一是物理強化法，對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表面以共價鍵形式結(jié)合。
　　物理強化法：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改性CEM性能的影響。動態(tài)電滲析試驗H+/Zn2+、Na+/Mg2+體系中，當(dāng)殼聚糖濃度為2％（w/v）時，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%。對于不同制備階段的H+/Zn2+體系，當(dāng)CEM進行打磨、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%，說明所制備的單價選擇性陽離子交換膜對于多價陽離子的滲透率明顯降低。采用掃描電子顯微鏡進行膜

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。同時改性CEM壽命考察實驗顯示，在對改性CEM用2%（v/v）醋酸浸泡振蕩不同時間后，打磨交聯(lián)后的CEM與未進行打磨交聯(lián)的改性CEM相比，多價陽離子滲透率更低，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以共價鍵形式結(jié)合在CEM表面，而后經(jīng)過不同的后續(xù)改性步驟制備單價選擇性陽離子交換膜，考察了不

5、同制備階段對于改性CEM性能的影響。動態(tài)電滲析實驗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%，說明所制備的單價選擇性陽離子交換膜對于多價陽離子的滲透率明顯降低。用原子力顯微鏡對CEM表面形態(tài)進行表征顯示

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壽命考察實驗證明，在改性CEM經(jīng)過2%（v/v）醋酸超聲振蕩不同時間后，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選擇性陽離子交換膜的制備方法、表面形貌及基本性能，表明兩種制備單價選擇性陽離子交換膜方法的可行性以及所制備