动电法研究聚酰胺类纳滤膜界面电现象

以DK膜为研究对象,以透过式流动电位测试系统为分析手段,采用动电法研究聚酰胺类纳滤膜的界面电现象。根据Helmholtz-Smoluchowski方程和Gouy-Chapman模型系统地考察了电解质溶液浓度和离子种类、价态等因素对膜ζ电位和电荷密度的影响。研究发现,在一定浓度范围内,DK型纳滤膜的电荷密度与电解质溶液浓度之间符合Freundlich吸附等温式,其中对于Na2SO4溶液:ln|σ|(mC/m2)=2.436 0.505lnC(mol/m3);对于MgSO4溶液:ln|σ|(mC/m2)=-0.539 1.412lnC(mol/m3);对于KCl溶液:ln|σ|(mC/m2)=-0.140 0.280lnC(mol/m3);对于CaCl2溶液:ln|σ|(mC/m2)=-2.287 1.105lnC(mol/m3)。结果表明,电解质溶液中阴离子的特性吸附是聚酰胺类纳滤膜荷电现象产生的主要原因。     

离子效应对纳滤膜表面Zeta电位测定的影响

采用流动电位法,用固体表面电位测定仪考察电解质溶液种类、浓度、p H对纳滤膜表面Zeta电位的影响。结果表明,二价离子溶液比一价离子溶液对纳滤膜表面Zeta电位作用明显,同价态离子的离子半径越小,Zeta电位越大;随着离子强度的增加,Zeta电位越小,在低离子浓度下Zeta电位值稳定性,重复性好;随着溶液p H的变化(3~10),纳滤膜的表面呈现两性性质,等电位点在p H 4.5~5.0之间。在测试纳滤膜表面Zeta电位时,推荐选择0.001mol/L的KCl电解质溶液。     

纳滤膜对电解质溶液分离特性的理论研究(Ⅰ):单一电解质溶液

电解质溶液在纳滤膜中的截留率对于膜法海水淡化和重金属离子的脱除非常重要.本文假定膜具有狭缝状孔,采用扩展Nernst-Planck方程、Donnan平衡模型和Gouy-Chapman理论来描述电解质溶液中离子在膜孔内的传递现象.使用纯水透过系数、膜孔径及膜表面电势来表征纳滤膜的分离特征,这三个参数可通过Levenberg-Marquardt方法由实验数据关联得到.本文使用该模型计算了两种商用纳滤膜(NF45和SU200)对1-1型(NaCl,KCl,LiCl),2-1型(K2SO4)和2-2型(MgSO4)单一电解质溶液的截留率,并与实验数据进行了比较,两者吻合较好.计算结果表明电解质溶液中离子在纳滤膜孔内传递的主要机理是离子的扩散和电迁移,纳滤膜对电解质溶液中离子的分离效果主要由空间位阻和静电效应决定.该模型在低浓度时对电解质溶液通过纳滤膜的截留率计算结果较准确,但对高浓度电解质溶液则偏差较大.     

1-1型单组分盐溶液中荷电膜膜电位的研究

根据固定电荷模型和非线性最小二乘法, 研究膜体积电荷密度为定值和其大小随电解质主体溶液浓度呈指数变化的两种初始条件下, 五种纳滤膜(NTR 7450, ESNA 1, ESNA 1-LF, LES 90和UTC 60)在不同浓度的氯化钠和氯化钾溶液中的膜电位, 获得膜体积电荷密度与电解质主体溶液浓度的关系. 结果表明, 当体积电荷密度随浓度呈指数变化时, 拟合的膜电位与实验结果更接近, 得到的固定电荷密度更精确. 膜电位的大小与膜两侧电解质溶液浓度的比值相关. 在较高浓度时, 膜电位的值还与扩散系数相关; 其中阴阳离子的扩散系数之比大于1.0是膜电位反号的标志. 在中间浓度时, 膜电位随电解质主体溶液浓度近似呈线性变化.     

纳滤膜对电解质溶液分离特性的理论研究(I): 单一电解质溶液

电解质溶液在纳滤膜中的截留率对于膜法海水淡化和重金属离子的脱除非常重要. 本文假定膜具有狭缝状孔, 采用扩展Nernst-Planck方程、Donnan平衡模型和Gouy-Chapman理论来描述电解质溶液中离子在膜孔内的传递现象. 使用纯水透过系数、膜孔径及膜表面电势来表征纳滤膜的分离特征, 这三个参数可通过Levenberg-Marquardt方法由实验数据关联得到. 本文使用该模型计算了两种商用纳滤膜(NF45和SU200)对1-1型(NaCl, KCl, LiCl), 2-1型(K₂SO₄)和2-2型(MgSO₄)单一电解质溶液的截留率, 并与实验数据进行了比较, 两者吻合较好. 计算结果表明电解质溶液中离子在纳滤膜孔内传递的主要机理是离子的扩散和电迁移, 纳滤膜对电解质溶液中离子的分离效果主要由空间位阻和静电效应决定. 该模型在低浓度时对电解质溶液通过纳滤膜的截留率计算结果较准确, 但对高浓度电解质溶液则偏差较大.     

电沉积普鲁士蓝/壳聚糖修饰金电极的电化学研究

应用控制电位电解法在金电极上进行了普鲁士蓝(PB)/壳聚糖(CS)修饰膜的电沉积。在pH2、溶液组成为2.5 mmol/L FeCl3 2.5 mmol/L K3[Fe(CN)6] 0.01%CS 0.01 mol/L HCl和0.1 mol/L KCl的溶液中,于0.4 V(vs.SCE)电沉积300 s,获得性能理想的沉积膜。对修饰膜进行了红外和显微表征,结果表明,PB和CS同时沉积在电极上,且膜结构较纯PB沉积膜粗糙,修饰量大,具有更强的空间结构性。研究了PB/CS/金修饰电极(PB/CS/Au/CME)的电化学行为,该电极在中性(pH7.0~8.0)条件下性能比纯PB修饰膜更稳定,具有良好的电化学活性和对H2O2的电催化性能。氧化峰电流与H2O2浓度在1×10-6~5×10-3mol/L范围内呈良好线性关系,为研制基于酶催化反应的电化学生物传感器奠定了良好基础。     

辐照三嵌段聚苯乙烯-丁二烯-4-乙烯基吡啶共聚物离子交换膜性能的研究——Ⅱ.共聚物膜的基本性能及分离实验

本文研究了以辐照聚苯乙烯-丁二烯-4-乙烯基吡啶嵌段共聚物为膜基体所制成的嵌镶离子交换膜的基本性能.研究表明所制备的嵌镶膜在两端浓度分别为0.1及0.001 mol/L KCl 中的水渗析系数及电解质渗析系数分别是2.40×10~(-5)mol/cm~2·min及2.10×10~(-8)mol/cm~2·s.用所制备的嵌镶离子交换膜测试了牛血清白蛋白(M=67,000)与KCl混合溶液,蔗糖(M=343)与KCl混合溶液的膜分离效果.实验表明对上述两种非电解质均不能通过膜、而电解质KCl则可以.上述两种混合溶液中KCl渗透系数分别为J_(KCl)(牛血清白蛋白)=1.08×10~(-8)mol/cm~2·s及J_(KCl)(蔗糖)=1.10×10~(-8)mol/cm~2·s.     

纳滤膜对电解质溶液分离特性的理论研究(II): 混合电解质溶液

假定纳滤膜具有狭缝状孔, 使用纯水透过系数、膜孔径及膜表面电势来表征纳滤膜的分离特征, 用流体力学半径和无限稀释扩散系数表征了离子特性. 采用扩展Nernst-Planck方程、Donnan平衡模型和Poisson-Boltzmann理论描述了混合电解质溶液中离子在膜孔内的传递现象, 计算了三种商用纳滤膜(ESNA1-LF, ESNA1和LES90)对同阴离子、同阳离子和含四种离子的混合电解质体系中离子的截留率, 并与实验数据进行了比较. 计算结果表明, 电解质溶液中离子在纳滤膜孔内传递的主要机理是离子的扩散和电迁移, 纳滤膜对混合电解质溶液中离子的分离效果主要由空间位阻和静电效应决定. 该模型在低浓度时对含一价离子的混合电解质溶液通过纳滤膜的截留率计算结果比较准确, 但对高浓度或含高价离子的混合电解质溶液则偏差较大.     

反渗透膜UTC-70在水溶液中的介电谱及其解析

根据平面层状体系介电弛豫理论研究了反渗透膜UTC-70在各种浓度氯化钠和氯化钾溶液中的介电弛豫行为.利用计算机拟合的方法得到膜/溶液体系的介电参数,并由此计算得到了UTC-70膜相和水溶液相的相参数,获得了反映反渗透膜UTC-70荷电情况的信息及其与电解质溶液浓度的关系,介电解析的结果解释了介电弛豫的产生机制.     

毛细管电泳-电容耦合非接触电导法检测牛奶中金属离子和三聚氰胺

采用毛细管电泳-电容耦合非接触电导法检测牛奶中金属离子和三聚氰胺的含量.以20 mmol/L乳酸溶液为背景电解质,采用毛细管(50 μm×50 cm,有效长度40 cm),电导检测器的操作参数为180 kHz×8 V,对标准品和牛奶中K+, Ca2+和Na+的检出限为0.009～0.040 μg/g,对三聚氰胺的检出限为0.10～0.20 μg/g.本方法仪器简单,可以对牛奶中三聚氰胺及无光学活性的无机离子进行快速准确的检测.