基于半互穿聚合物网络的离子交换膜的制备与应用研究

【摘要】扩散渗析是一种自发的分离过程,利用扩散渗析技术处理废水,具有低能耗、无污染的优势。目前,扩散渗析技术已广泛应用于废水中酸的回收,而扩散渗析回收碱技术的发展却相对落后。造成这一状况的一个关键原因在于缺乏耐碱性的阳离子交换膜,因此高性能膜材料的开发对于扩散渗析回收碱技术的发展具有十分重要的意义。本文采用构建半互穿聚合物网络(sIPNs)的方法来制备离子交换膜,目的在于开发出具有良好的稳定性及耐碱性的膜材料,具体的研究内容如下：(1)以聚偏氟乙烯(PVDF)、苯乙烯磺酸钠(SSS)为原料,采用在线合成的方法来构建sIPNs,并通过改变PVDF和交联剂的用量制备出一系列的阳离子交换膜。对膜的离子交换容量(IEC)、含水率(WR)、热稳定性、机械性能及耐碱性进行了表征,并测试了膜在扩散渗析回收碱过程中的性能。实验结果表明,该离子交换膜具有优异的热稳定性(Td:459-467°C)、良好的耐碱性(质量保持率：86.1-97.4%),并可成功应用于25-65°C下的扩散渗析过程,其碱通量(UOH)为0.0008-0.0061m/h,分离因子(S)达到12.0-90.3。除此之外,本文还详细讨论了PVDF用量和交联程度对膜性能的影响。(2)以含二氮杂萘酮的聚醚砜酮(PPESK)、苯乙烯磺酸钠(SSS)和苯乙烯磺酸(SSA)的共聚物为原料,采用离子交联的方式制备出具有sIPNs结构的阳离子交换膜。对于溶剂蒸发过程中形成的多孔膜结构的成因进行了分析与讨论,并探索了原料配比和交联程度对膜孔密度和膜孔径大小的影响。
【作者】刘蕊；
【导师】徐铜文；
【作者基本信息】中国科学技术大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】半互穿聚合物网络；阳离子交换膜；扩散渗析；多孔结构；

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