利用雙極膜電滲析技術(shù)合成有機(jī)季銨堿的研究.pdf

1、季銨堿作為一種堿性與NaOH、KOH等強(qiáng)堿相當(dāng)?shù)挠袡C(jī)強(qiáng)堿，其在微電子工業(yè)、大型集成電路、化工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但是，對于傳統(tǒng)季銨堿的合成工藝中存在易引入Br-、Cl-、Na+等雜質(zhì)離子，造成堿純度低、污染環(huán)境、后處理困難等劣勢，使其在應(yīng)用上受到極大的限制。雙極膜電滲析(BMED)技術(shù)是將傳統(tǒng)電滲析(ED)與復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙極膜(BPM)相結(jié)合的新型電膜分離過程。在外加電場的作用下，水解離出的H+與鹽水中的酸根離子結(jié)合生成酸，OH-與鹽水

2、中的陽離子結(jié)合生成堿，在該過程中不引入其他成分，且無污染物質(zhì)生成。與酸、堿的傳統(tǒng)制備過程相比，BMED在節(jié)能、綠色環(huán)保等方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。因此，本文將雙極膜電滲析技術(shù)應(yīng)用于處理季銨鹽水溶液進(jìn)而制得有機(jī)季銨堿的工藝過程。
　　本文通過BMED技術(shù)分別對兩種不同結(jié)構(gòu)類型的有機(jī)季銨堿進(jìn)行合成實(shí)驗(yàn)，并對各個實(shí)驗(yàn)工藝進(jìn)行優(yōu)化。具體結(jié)論如下:
　　(1)采用BMED技術(shù)合成單季銨堿——四甲基氫氧化銨(TMAH)。通過單因素實(shí)驗(yàn)以及正交

3、實(shí)驗(yàn)，以電流效率為評價指標(biāo)，考察了電流密度、四甲基碳酸氫銨(TMAHC)濃度以及流量比對BMED技術(shù)合成產(chǎn)品TMAH過程的影響，并對其工藝進(jìn)行優(yōu)化，其優(yōu)化結(jié)果為:在TMAHC濃度為2.00mol·L-1，電流密度為140A·m-2，流量比為1∶2(20L·h-1∶40L·h-1)時，其電流效率可達(dá)到80.3％。
　　(2)采用BMED技術(shù)合成雙季銨堿——?dú)溲趸纂p銨(HM(OH)2)。使用BP-CM-AM-CM-BP構(gòu)型的四隔室

4、電滲析膜堆處理溴化六甲基己烷雙銨(HMBr2)水溶液制得氫氧化六甲雙銨溶液。將單因素實(shí)驗(yàn)與響應(yīng)曲面法(RSM)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以電流效率為評價指標(biāo)，考察了電流密度、HMBr2溶液濃度和流量比對BMED過程的影響以及三個因素之間的交互作用，得出HMBr2溶液的濃度對實(shí)驗(yàn)的影響較大，該過程最佳的工藝條件為:電流密度為13.2mA·cm-2，HMBr2溶液濃度為0.27mol·L-1，流量比為20L·h-1∶26L·h-1∶20L·h-1∶20L