单价选择性阳离子交换膜的制备及工艺优化

以吡咯为改性材料,采用浸渍表面改性法,对普通均相阳离子交换膜进行表面改性来制备单价选择性阳离子交换膜.通过电渗析试验,研究不同制备因素对改性膜选择分离性能的影响,从而优化制膜条件;并在最佳制备条件下,对改性膜进行膜面表征与基本性能测试.结果表明,最佳制膜条件为浸渍温度40℃,浸渍时间6 h,吡咯浓度0.2 mol/L,氧化剂浓度与种类为0.8 mol/L的FeCl_3;膜改性后表面更为平整,离子交换容量、含水率与溶胀度分别为0.78 mmol/g、17.3%与8.5%;Ca~(2+)的泄漏率仅为7.7%,Na~+的透过率为60.3%,选择透过性系数可达7.8,有优良的离子选择分离性能.     

阴离子交换膜渗析法回收含硫酸钠的高浓度硫酸废水

根据Fick扩散定律 ,提出了测定H2 SO4和Na2 SO4在阴离子交换膜中扩散速度的方法 .静态法测定结果显示 ,对含 2 5 0～ 3 5 0g/LH2 SO4、1 0 0～ 1 2 0g/LNa2 SO4的废水 ,常温下 ,A2 0 和 3 3 62BW膜中H 平均扩散速度分别为 8.0× 1 0 -4m/h和 7.8× 1 0 -4m/h,Na 平均扩散速度分别为 5 .9× 1 0 -5m/h和 6.6× 1 0 -5m/h,这预示两膜都能实现废酸中H2 SO4和Na2 SO4的有效分离 .动态法分离废酸结果表明 ,H2 SO4回收率达 83 .4% ,回收酸中Na2 SO4含量下降至 5 .2 g/L     

双极膜电渗析质子渗漏相关因素的分析

采用恒流三室双极膜电渗析方式,利用同一种阴离子交换膜和两种不同型号的双极膜对Na2 SO4溶液再生H2 SO4和NaOH过程中酸室H+离子渗漏进行了研究,分析了双极膜及电渗透水通量与双极膜电渗析(BMED)再生酸碱中酸室H+离子渗漏的相互作用.实验结果表明:在相同电流密度条件下,双极膜的膜电阻越小,酸室电渗透水的通量越大,进而酸室质子渗漏的百分数越小.酸室H+渗漏携带的水量仅为酸室渗漏“逃水”水量的一部分.     

双极性膜内水迁移速度与最大电流密度间的关系

介绍了水向双极性膜中迁移的速度与膜的最大电流密度之间的关系。理论分析和初步实验说明水的迁移可以用溶解扩散机理来描述，为提高膜的最大电流密度必须提高膜对水的迁移能力。     

三种均相离子交换膜开发成功

北京廷润膜技术开发有限公司在国内首次开发成功三种均相离子交换膜,并已投入批量生产,这三种均相膜分别是均相单片型双极性膜、均相阳离子交换膜及均相阴离子交换膜.这三种膜均已取得国家发明专利权和专利证书,其详细情况如下:     

质子交换膜燃料电池及其双极板的研究

为了降低质子交换膜燃料电池双极板的成本,提高质子交换膜燃料电池的性能,综述了质子交换膜燃料电池的基本结构、工作原理、主要优点及应用领域,分析了质子交换膜燃料电池双极板的特点及功能,介绍了制备质子交换膜燃料电池双极板的新材料及新工艺:中间相碳微球材料,凝胶注模成型工艺和中间相碳微球素坯的掺杂催化石墨化烧结工艺.提出了应用质子交换膜燃料电池及其双极板的新材料新工艺来降低其生产成本,为质子交换膜燃料电池及其双极板的研发指出了方向.     

利用双极性膜电渗析分离丝氨酸和脯氨酸混合物

以丝氨酸和脯氨酸为例,探讨了使用双极性膜电渗析分离中性氨基酸混合物的理论问题和实施方法．在对混合氨基酸溶液中离子成分进行理论计算的基础上,预测了使用双极性膜电渗析分离丝氨酸和脯氨酸的可行性和操作方法,并且通过实验证明了理论预测的正确性．对于该体系,使用混合物中加适量碱的方式可以实现很高的单级分离效果,比如可以将50％的混合溶液分离为纯度90%以上的产品溶液．     

以络合金属作催化剂的双极膜制备及电学性能

基于国内尚没有市售的良好双极膜,本研究以氯甲基化聚砜和磺化聚苯醚作为双极膜的阴阳膜层,在双极膜中间界面层固定络合金属作为催化剂,分别利用SnSO4、CrCl3、NiSO4作为催化剂制得3种双极膜,并与不添加任何催化剂制得的双极膜进行了比较.实验表明,络合金属对双极膜水解离有很好的催化作用,当中间界面层含有络合金属催化剂时,双极膜的水解离电势大大降低,并得到3种络合金属的催化活性为:Cr3+>Ni2+>Sn2+;过多催化剂用量会使双极膜的膜电阻增加;络合金属催化剂对双极膜的选择透过度影响不大,可以忽略;双极膜中间界面层中的络合金属催化剂与阴阳膜面的附着力不强,在酸碱环境中有些出现脱落或溶解.     

双极性膜电渗析法制备γ-氨基丁酸

通过对双极性膜电渗析转化γ-氨基丁酸(GABA)过程的研究,确定了三隔室电渗析工艺的可行性,并利用双极性膜电渗析装置,将γ-氨基丁酸钾盐转化为GABA和KOH.最终结果表明,经三隔室双极性膜电渗析转化和冷却结晶后,可以得到纯度为99%以上的γ-氨基丁酸结晶以及2.5%以上的粗氢氧化钾溶液,对于粗品γ-氨基丁酸溶液双极性膜电渗析转化过程,平均电流效率在60%以上,电耗为2kW.h/(kg GABA).     

扩散渗析法回收不锈钢酸洗废液中硝酸

采用扩散渗析法回收不锈钢表面酸洗废液中的硝酸.实验比较了两种扩散渗析膜用于酸回收的分离性能,考察了废酸流量、废酸浓度等对动态扩散渗析回收酸的浓度和金属离子的截留率的影响.实验结果表明:APS型阴离子交换膜的性能略优于DSV型膜,在合适的条件下,硝酸回收率大于85%,金属离子截留率大于95%.结果表明扩散渗析对于酸和金属盐的分离是一个极其有效的工艺.     

不同双极膜和离子交换膜电渗析提取琥珀酸的性能对比

琥珀酸作为一种重要的C4平台化合物,可以直接用于表面活性剂、离子螯合剂等化学产品的制备,其30多种衍生物具有更广阔的应用领域.鉴于双极膜电渗析能成功将琥珀酸钠转换成琥珀酸,对比研究了两种双极膜及两种离子交换膜提取琥珀酸的差异.研究结果表明,使用双极膜BPM-2时,琥珀酸回收率在90%以上,能耗在4kW·h/kg以下,电流效率大于80%.此外,两种离子交换膜相比较,性能上没有太大差别.     

单价选择性均相阳离子交换膜的制备及性能

以2-羟基-3-三甲铵基丙基壳聚糖为改性材料,商品化均相离子交换膜为基膜,电沉积法制备单价选择性阳离子交换膜,并探讨制膜液浓度、电沉积时间和交联环境等制膜条件对改性膜特殊分离性能的影响.用多种分析方法测试膜的相关性能,结果表明,单价选择性阳离子交换膜对一多价离子的分离效果明显,其中静电排斥是解释其分离特性的主要因素..     

PEMFC聚合物/填料复合材料双极板的研究进展

质子交换膜燃料电池具有高效环保、经济安全、比能量和比功率高、启动快、寿命长等优点,受到各国政府和大公司的广泛关注。双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件之一,直接影响到电池组的性能和成本,降低双极板的成本已经成为PEMFC产业化的关键因素之一。综述了聚合物/填料复合材料双极板的研究进展,介绍了聚合物/石墨,聚合物/中间相碳微球(MCMB),聚合物/其它填料等聚合物/填料复合材料双极板原料及制备方法,并提出了燃料电池双极板的发展趋势。目前,聚合物/填料双极板的研究重点是选用合适的高分子聚合物和导电填料,改善复合时聚合物和填料的加工性能,在导电填料尽可能少的情况下,保证双极板的高导电性和力学强度等。     

聚乳酸乙醇酸纤维增强全氟磺酸复合质子交换膜的研究

以具有良好亲水性的聚乳酸乙醇酸(poly-lactide-co-glycolide,PLGA)纳米纤维制备了Nafion/PLGA复合质子交换膜,其屈服强度、断裂强度和弹性模量达到10.5,19和147.8MPa,优于相同条件下的Nafion均质膜.Nafion/PLGA复合质子交换膜电导率达到0.053 S/cm,结构致密、单电池开路电压达到0.96 V,并在100～900 mA/cm2的欧姆极化控制区域呈现良好的性能.     

树脂/石墨PEMFC双极板的制备工艺与性能研究综述

介绍了质子交换膜燃料电池双极板的功能及性能要求,综述了树脂/石墨双极板复合材料的性能研究进展及双极板的主要成型方法——注射成型与模压成型,并对这两种成型方法进行了比较。指出在双极板成型中,模压成型既可兼顾成分和性能又可保证成型工艺的要求,可以考虑将模压成型作为双极板批量化生产的主要成型方法。     

石墨/聚合物复合材料双极板的研究进展

评述了采用石墨/聚合物复合材料制备质子交换膜燃料电池双极板的研究进展,主要分析了原材料、制作工艺对复合材料电导率、力学强度等性能的影响,并介绍了赋予此类双极板内增湿功能的研究概况,预示了燃料电池用双极板的发展方向.     

双极膜电渗析技术在有机酸生产中的应用进展

双极膜电渗析技术能直接将水解离为H 和OH-,因而能在不外加酸的情况下使有机酸盐转化为有机酸,且不产生任何废液.这一特殊的优势是传统工艺中的酸化沉淀法、离子交换法和普通电渗析无法比拟的.近年来,双极膜在柠檬酸和乳酸等有机酸生产中的应用研究进展迅猛.因此现谨就双极膜电渗析技术的原理、与传统工艺相比的优势、在实验和生产方面的研究进展和对未来的展望作一综述,以指导相关的研究工作.     

羧甲基纤维素-壳聚糖双极膜的制备及其在电合成高铁酸盐中的应用

分别采用戊二醛和三价铁离子改性壳聚糖和羧甲基纤维素,制备了CS-CMC聚合物双极膜,并被用于电解法制备水处理剂高铁酸盐.经IR分析表明,该聚合物膜两极分别含有N CHR、—COO—官能团.CS-CMC双极膜的溶胀率较小,能稳定存在于浓酸、浓碱溶液中.在电极上迭加变频不对称脉冲方波可及时去除阳极表面的氧化膜.在14 mol/L的NaOH溶液中,室温下以5 mA/cm2的电流密度、脉冲方波频率2 Hz,电解6 h,电流效率平均为51.27%,高铁酸盐浓度达到37 mmol/L.     

PVDF/PI阳离子交换膜的制备及脱盐性能

通过浸没沉淀相转化的方法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚酰亚胺(PI)共混膜,使用4,4′-二氨基二苯乙烯-2,2′-二磺酸与三乙胺(DASD-TEA)溶液修饰共混膜表面,制备出PVDF/PI阳离子交换膜.探究了DASD-TEA溶液的浸泡时间、浸泡温度、DASD浓度与PI的浓度对PVDF/PI阳离子交换膜脱盐率的影响,得出最优的铸膜液配比为质量分数19.0的PVDF、1.0%的PI和80.0%的N,N-二甲基甲酰胺(DMF);最佳的DASD-TEA溶液修饰条件为质量分数0.03%的DASD,浸泡时间为10.0 min,浸泡温度为50.0℃.最佳条件下,PVDF/PI阳离子交换膜的离子交换容量为0.32 mmol/g,含水率为38.6%,纯水渗透率为500 L/(m~2·h·MPa),接触角为81.9°,膜面电阻为2.96Ω·cm~2.采用3组膜对的电渗析装置在电压4 V和流量40 L/h下对2 000 mg/L的NaCl溶液进行了120 min的脱盐实验,PVDF/PI阳离子交换膜的脱盐率为商品化阳离子交换膜的1.33倍,其脱盐性能高于商品化阳离子交换膜.     

阴离子交换膜分离饮用水中Cr(Ⅵ)的研究

基于Donnan渗析原理,采用阴离子交换膜无电压作用下分离饮用水中Cr(Ⅵ).结果表明,当原水中Cr(Ⅵ)初始浓度为1.0mg/L,pH值为6.95,补偿溶液NaCl浓度为0.1mol/L,原水和补偿溶液进水流量均为2.5mL/min,膜两侧溶液搅拌强度为500r/min,水温为25℃时,阴离子交换膜对Cr(Ⅵ)的分离去除率为86.4%.采用Na2SO4作为补偿溶液时,Cr(Ⅵ)的分离去除效果降低.调节原水pH值至11.0时,阴离子交换膜对Cr(Ⅵ)的分离去除率下降至78.9%.提高膜两侧溶液搅拌强度,给体池中Cr(Ⅵ)更容易通过膜迁移分离至受体池中.水温由10℃升高至40℃,给体池中Cr(Ⅵ)剩余质量浓度由0.21mg/L下降至0.12mg/L.