ZrP/PVDF杂化阳离子交换膜的制备及性能的研究

高浓度金属离子氯化物废水,使用膜法电沉积技术处理,不但可实现金属离子的资源化回收,还可以做到绿色环保无二次污染,但这一工艺的应用,对于阳离子交换膜的氯离子阻挡性能和耐氧化性能要求较高。基于这一问题,采用原位合成法制备出了内含磷酸锆的聚偏氟乙烯（ZrP/PVDF）杂化阳离子交换膜,实验针正对性地考察了杂化膜的氯离子阻挡性能和耐氧化性能,并使用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外（FTIR）对膜的微观形貌和功能基团进行表征。结果表明,当聚偏氟乙烯膜骨架中合成磷酸锆的质量百分数为25%时,膜的离子交换容量为1.05 mmol/g,反离子迁移数为0.93,膜电阻为8.1 Ω·cm2,耐破度4.2 MPa,氯离子泄漏率为7.5%,耐氧化性能良好,具有应用于高浓度金属离子氯化物废水处理领域的潜力。     

聚合物基杂化阳离子交换膜的制备及性能研究

传统方法制备的异相离子交换膜,在强酸强氧化性溶液体系中使用存在树脂粉脱落和膜性能严重下降的现象,针对这一问题使用流涎法制备出了以聚偏氟乙烯为高分子膜骨架,以聚氯乙烯树脂粉为主要荷电基团,以磷钨酸和磷酸锆颗粒为掺杂荷电基团的聚合物基杂化阳离子交换膜。研究了聚合物基杂化阳离子交换膜的基本性能,测试了膜在强酸强氧化性溶液体系中的电解稳定性,利用扫描电子显微镜(SEM)对膜的表面和截面微观形貌进行了表征。结果表明,相比于传统方法制备的异相阳离子交换膜,流涎法制备的聚合物基杂化阳离子交换膜,膜的选择透过性能和导电性能均有所提高,在强酸强氧化性溶液体系中的电解稳定性也得到了很大的改善,基本上不存在树脂粉脱落和膜性能严重下降的问题。     

低温等离子体涂覆改性PVDF磺酸膜

为提高离子交换膜的选择透过性,使得工业生产更绿色环保高效,采用低温等离子体涂覆改性的方法,将单体磺酸甜菜碱(SBMA)接枝聚合到聚偏氟乙烯接枝苯乙烯型磺酸膜(PVDF-g-PSSA)表面,探究了等离子体处理时间、接枝单体浓度、辉光放电功率对改性效果的影响,对比了改性前后膜的机械性能、抗氧化性、选择透过性、离子交换容量等性能的变化,并采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对改性前后的膜进行表征分析。结果表明,单体磺酸甜菜碱(SBMA)成功接枝聚合到了聚偏氟乙烯磺酸膜表面,且经低温等离子体涂覆改性后,膜表面更致密平整,有效提高了膜的选择透过性;在接枝单体浓度为70g/L、放电功率70W、处理时间3min时,改性效果最好,氯离子泄露率由未改性前的13%降低至3%。     

LiNi0.8Co0.2O2正极的电性能

以LiNi0.8Co0.2O2为活性物质,炭黑为导电剂,聚偏氟乙烯为粘结剂,采用溶液浇铸法制备锂离子电池正极,研究聚偏氟乙烯含量对锂离子电池正极电性能的影响.结果表明,当正极材料中粘结剂聚偏氟乙烯含量为4%时,所制备的正极片的电性能最佳,首次放电容量为190mA·h·g-1,首次充放电效率达到91%,循环性能良好,进一步组装的18650电池经50次循环后容量为1832mA·h,是首次放电容量的97.8%.     

泡沫浮选法回收失效锂离子电池中的电极材料

失效锂离子电池破碎后,电极材料钴酸锂和石墨主要富集在-250μm粒级破碎产物中。纯钴酸锂和石墨具有相反的表面润湿性,因而泡沫浮选是一种较为理想的方法,可以实现钴酸锂和石墨的分离回收。然而电极材料颗粒表面被聚偏氟乙烯覆盖,严重影响实际浮选效果。本文主要研究聚偏氟乙烯对电极材料浮选行为的影响。结果表明,聚偏氟乙烯有机层包裹在钴酸锂和石墨表面,造成浮选的困难。因此,首先通过焙烧去除有机层。热重曲线结果表明,焙烧温度660℃,停留时间2 h条件下,聚偏氟乙烯可以被完全去除。有机层去除后,在矿浆浓度为10%,p H值为5,捕收剂用量为0.2 kg/t,起泡剂用量为0.25 kg/t,通过浮选可以回收钴酸锂的品位超过92%,回收率达到93%。     

氧化钪制备过程中磷酸和磷酸钠组合除锆工艺研究

基于高纯氧化钪制备过程中钪和锆难以分离的问题, 采用磷酸+磷酸钠组合除锆, 研究了钪料液酸度、磷酸加入比例、反应温度、反应时间、陈化时间和磷酸钠添加量对钪、锆沉淀率的影响。结果表明, 最优组合条件为：反应酸度6 mol/L, 磷酸加入量为理论量的1.6倍, 反应温度90 ℃, 反应时间30 min, 陈化时间30 min, 磷酸钠添加量为磷酸的10%。在此条件下, 锆沉淀率达99.85%, 氧化钪损失仅为3.02%。得到的高纯氧化钪产品绝对纯度达99.91%, 相对稀土纯度99.995%。     

锂离子电池硅碳负极用壳聚糖粘结剂的性能研究

研究了壳聚糖(CS)粘结剂在锂离子电池硅碳负极中的性能。通过XRD、红外光谱和SEM表征粘结剂和电极的结构与形貌, 测试了粘结剂的剥离强度, 通过电化学性能和电极动力学比较了壳聚糖与聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘结剂对硅碳复合材料电化学性能的影响。结果表明: CS粘结剂和PVDF粘结剂极片剥离强度分别为10.5和7.6 N/m, 水溶性高分子CS粘结力更强; CS、PVDF作为硅碳负极粘结剂首次可逆比容量分别为572.4和568.3 mAh/g, 首次库伦效率分别为78.4%和79.5%, 50次循环后容量保持率分别为72.3%和65.8%。与PVDF相比, CS更适合应用于锂离子电池硅碳负极材料中。     

锆改性沸石的动态除氟研究

为了提高天然沸石的除氟能力,对其进行了氧氯化锆改性研究。X衍射图谱和电镜扫描图谱均显示,改性后有一定量二氧化锆负载于沸石表面和孔道中。静态吸附试验表明,锆改性沸石饱和除氟容量达19.84 mg/g,饱和吸附率达93.4%,除氟性能远优于沸石原矿(56.4%)和酸改性沸石(84.4%)。动态吸附实验结果显示:流速、原水氟质量浓度和填充柱床层高度对锆改性沸石除氟有很大影响,溶液pH值影响不大。当改性沸石用量为5.0g时,最大流速为10.0mL/min,流速为6.0mL/min时可将原始质量浓度在20.0mg/L以内的含氟溶液处理达到国家饮用水含氟标准。     

载锆粉煤灰的制备及其对焦化废水中氟化物吸附性能的研究

为了探究载锆粉煤灰对焦化废水中氟化物的吸附性能,以湖南金竹山电厂粉煤灰为研究对象,通过热碱改性和负载改性的方式,在粉煤灰表面负载活性羟基氧化锆,以强化粉煤灰对焦化废水中氟离子的吸附性能。研究结果表明:当锆离子与粉煤灰的质量比为1:30,负载改性时间为60 min时得到的载锆粉煤灰除氟性能最优,处理氟离子浓度为100 mg/L的模拟含氟废水,氟离子平衡吸附量为18.60 mg/g,去除率达93%。吸附热力学研究表明,氟离子的吸附符合Lang-muir模型,其最大饱和吸附量高达50.36 mg/g,是原始粉煤灰吸附量的3倍以上。     

碱处理条件对PVDF基膜接枝率的影响

采用刮膜机分散浇铸液的方法制备PVDF(聚偏氟乙烯)基膜,通过一系列平行实验研究碱处理条件对基膜接枝率的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FITR)对基膜进行测试分析。结果表明,当碱处理条件为KOH浓度0.1 mol/L、碱处理时间50 min、反应温度70℃时最优,此时所制得的基膜有较高的接枝率且机械强度不会被破坏,FITR谱图分析显示在该碱处理条件下基膜表面可以生成后续接枝反应所必需的碳-碳双键和羟基等活性基团。