P-mSA/mCS双极膜的制备及其在一价、二价离子分离中的应用

以五氧化二磷、磷酸三乙酯和磷酸为反应剂, 制备了磷酸化海藻酸钠(P-SA), 经二茂铁离子改性后作为阳膜层(P-mSA); 用乙酰基二茂铁改性壳聚糖制备了阴膜溶胶(mCS). 将阴膜溶胶流延于阳膜层上, 制备了P-二茂铁-SA/乙酰基二茂铁-CS双极膜(P-mSA/mCS BPM). 测定了双极膜的红外光谱、接触角、电荷密度、离子交换容量与交流阻抗. IR与接触角的分析结果表明, SA经磷酸化后, 亲水性能得到了显著提高. 将P-mSA/mCS BPM应用于一价、二价离子的分离, 当压力差为0.3 MPa时, 二价离子的截留率(双极膜截留的离子百分数)为95%, 一价离子的截留率为22%左右.     

多羧基酞菁铜、乙酰基二茂铁改性CMC/CS双极膜的制备及表征

柔性链高分子聚乙二醇(PEG)分别与阳离子交换膜层羧甲基纤维素钠(CMC)、阴离子交换膜层壳聚糖(CS)共混以增强界面的相容性和膜的机械性能.以金属有机高分子多羧基酞菁铜(CuPc)改性CMC、乙酰基二茂铁改性CS,采用流延法制备了CuPc-mCMC/mCS双极膜.双极膜溶胀性和热重分析结果表明膜改性后稳定性能得到提高.膜交流阻抗、I-V工作曲线的测定结果表明该双极膜阻抗及工作电压均较小.双极膜经改性具有较高的离子渗透性能。     

CoPc(COOH)8-SA/mCS双极膜的制备及表征

分别用Fe3+离子和戊二醛作为交联剂对海藻酸钠(SA)阳膜层和壳聚糖(CS)阴膜层进行改性, 制备了八羧基钴酞菁-海藻酸钠/改性壳聚糖(CoPc(COOH)8-SA/mCS)双极膜(BPM). 在海藻酸钠阳膜层中添加八羧基钴酞菁以提高阳膜的离子交换容量, 促进中间层水的解离. 用傅立叶红外(FT-IR)光谱、扫描电镜(SEM)等方法对制备的双极膜进行了表征. 实验结果表明, 经八羧基钴酞菁改性后, 阳离子交换膜层的离子交换容量、H+离子透过率均获得提高. 与Fe3+离子改性或二茂铁离子改性的mSA/mCS双极膜相比, CoPc(COOH)8-SA/mCS双极膜的交流阻抗、电阻压降(IR降)和溶胀度降低. 当电流密度高达105 mA·cm-2时, CoPc(COOH)8-SA/mCS双极膜的IR降仅为0.7 V.     

磷酸化P-mCMC/mCS双极膜的制备及其性能的研究

以五氧化二磷,磷酸三乙酯和磷酸为反应剂,制备了磷酸化羧甲基纤维素(CMC),经Fe³⁺改性后用作为阳膜;以壳聚糖(CS)和聚乙烯醇共混物用戊二醛改性后用作为阴膜溶胶,将阴膜溶胶流延于阳膜上,制备了P-mCMC/mCS双极膜。测定了CS、CMC胶体的电荷密度,离子透过率,P-mCMC/mCS双极膜的红外光谱与离子交换能力。IR与接触角测定的结果表明,CMC经改性后其亲水性能得到了显著提高。膜交流阻抗、I-V工作曲线的测定结果表明该双极膜阻抗及工作电压均较小。     

18-C-6+mSA/mCS双极膜的制备及表征

18-冠醚-6(18-C-6)和聚乙烯醇(PVA)改性海藻酸钠(SA)制备了阳膜层(18-C-6+m SA),戊二醛(GA)和PVA改性壳聚糖(CS)制备了阴膜液(m CS),将阴膜液流延于上述阳膜层上,制备了18-C-6+m SA/m CS双极膜。红外谱图表明18-C-6与海藻酸钠已成功交联。分别从双极膜的氢离子渗透性能、溶胀度、I-V工作曲线、交流阻抗、热稳定性能等方面表征了双极膜的性能,实验结果表明,经18-C-6改性的双极膜具有较低的溶胀度,较低的工作电压和膜阻抗,较高的氢离子渗透性能和热稳定性,是一种性能优异的双极膜。     

四磺酸基铜酞菁-海藻酸钠/壳聚糖双极膜的制备与表征

分别用Fe3+和戊二醛作为交联剂对海藻酸钠(SA)阳离子交换膜和壳聚糖(CS)阴离子交换膜进行改性,制备了四磺酸基铜酞菁(CuTsPc)-海藻酸钠/改性壳聚糖双极膜(CuTsPc-SA/mCSBPM).在海藻酸钠阳膜层中添加四磺酸基铜酞菁,以提高阳膜层的离子交换容量,促进双极膜中间层中水的解离.采用X射线光电子能谱(XPS)对CuTsPc-SA阳离子交换膜进行了表征.实验结果表明,改性后SA阳膜层的离子交换容量、H+透过率均获得提高.与Fe3+改性或二茂铁离子改性的mSA/mCS双极膜相比,CuTsPc-SA/mCS双极膜的阻抗及电阻压降(即膜IR降)均下降.当电流密度为120mA/cm2时槽电压仅为5.6V.当CuTsPc含量为2.5%(质量分数)时CuTsPc-SA/mCS双极膜在H+离子浓度小于8mol/L的酸溶液中具有稳定的工作性能.     

八羧基铜酞菁修饰海藻酸钠阳膜层制备CuPc(COOH)8-SA/mCS双极膜及其表征

在海藻酸钠(SA)中添加八羧基铜酞菁(CuPc(COOH)₈),并分别用Fe³⁺离子和戊二醛作为交联剂对海藻酸钠-八羧基铜酞菁阳膜层和壳聚糖(CS)阴膜层进行改性,制备了八羧基铜酞菁-海藻酸钠/改性壳聚糖双极膜(CuPc(COOH)₈-SA/mCS BPM)。在海藻酸钠中添加八羧基铜酞菁以促进中间层中水的解离。用FTIR、SEM等对制备的CuPc(COOH)₈-SA/mCS双极膜进行了表征。作为比对,制备了Fe³⁺离子改性的Fe-SA/mCS双极膜和二茂铁(Fc)离子改性的Fc-SA/mCS双极膜。实验结果表明,CuPc(COOH)₈-SA阳离子交换膜的离子交换容量、H⁺离子透过率均获得提高。与Fe³⁺离子改性或二茂铁离子改性的mSA/mCS双极膜相比,CuPc(COOH)₈-SA/mCS双极膜的阻抗、电阻压降(IR降)和溶胀度降低,在H+离子浓度低于8 mol·L^-1的酸溶液中具有稳定的工作性能。     

Ni-P-mCMC/mCS双极膜技术在成对电解制备糠醇、糠酸中的应用

以磷酸化试剂改性羧甲基纤维素钠(mCMC)制备了阳膜层,以戊二醛改性壳聚糖(mCS)制备了阴膜层溶胶,将阴膜层溶胶流延于阳膜层上,制备了P-mCMC/mCS双极膜,而后以化学镀方法在阳膜层表面镀镍,制备了Ni-P-mCMC/mCS双极膜,并应用于成对电合成糠醇(阴极室中)、糠酸(阳极室中)。在电场的作用下,双极膜中水电离后生成的H+透过mCMC阳离子膜进入阴极室,促进糠醛电还原生成糠醇过程的进行;OH-透过mCS阴离子膜进入阳极室,与糠醛电氧化生成糠酸过程中产生的H+结合生成H2O,以增大正向反应的速度。在电流密度为2.5×10-2A/cm2,30℃下电解,阴阳两极室的电解效率分别为83.0%和77.4%,电解槽电压稳定在3.0V左右。     

CuPc(COOH)8-SA/CuTAPc-CS双极膜的制备及表征

分别用八羧基铜酞菁[CuPc(COOH)₈]和四氨基铜酞菁(CuTAPc)改性海藻酸钠(SA)阳膜层和壳聚糖(CS)阴膜层, 制备了CuPc(COOH)₈-SA/CuTAPc-CS双极膜. 实验结果表明, 经八羧基铜酞菁和四氨基铜酞菁改性后, 促进了双极膜中间层水的解离, 增大了阳离子交换膜层和阴离子交换膜层的离子交换容量及H⁺和OH^-的透过率. 与Fe³⁺改性的Fe-SA/mCS双极膜相比, CuPc(COOH)₈-SA/CuTAPc-CS双极膜的阻抗、电阻压降(即IR降)和溶胀度降低. 当电流密度高达120 mA/cm²时, CuPc(COOH)₈-SA/CuTAPc-CS双极膜的IR降仅为0.9 V.     

三明治式双极膜的制备及其光催化性能

以Cr3+交联羧甲基纤维素钠(CMC)作为阳膜层,戊二醛改性壳聚糖(CS)作为阴膜层,纳米TiO2光催化剂作为双极膜的中间层,在TiO2上涂布光敏剂八羟基喹啉（Oxine）以增强其光催化解离水的性能,制备了三明治式的双极膜（mCMC/TiO2-Oxine/mCS BPM)。 该双极膜在紫外光照射下,具有高的水解离效率,优良的亲水性能,双极膜阻抗小,工作电压低,当工作电流密度达0.12 A/cm2时,电槽工作电压小于5.0 V。