離子交換膜表面涂層的研究.pdf

1、以離子交換膜為基礎(chǔ)的工藝過(guò)程，不僅在濃縮精煉中提高生產(chǎn)效益，也在環(huán)保和技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域嶄露頭角。在生化、醫(yī)藥、食品、環(huán)保和化工等眾多的領(lǐng)域之中越來(lái)越得到廣泛的研究與運(yùn)用，是一種高效經(jīng)濟(jì)的水處理技術(shù)。它采用天然或人工合成的高分子材料制備出具有特殊分離性能的薄膜，利用其特殊的分離性能將其置于多組份被處理液體或氣體中，在外界壓力差、濃度差、電位差等作為推動(dòng)力下，將被處理液中的某些特定物質(zhì)，如有機(jī)分子、無(wú)機(jī)離子、重金屬等進(jìn)行分離。膜分離技術(shù)現(xiàn)已廣泛

2、應(yīng)用于物質(zhì)分離、化工生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域，并已形成每年上百億美元的巨大市場(chǎng)。
　　膜分離技術(shù)的核心是所使用的膜，在不同作用領(lǐng)域，使用的膜不盡相同。本文針對(duì)膜法鈷電積工藝中所需陽(yáng)離子交換膜進(jìn)行研究。陽(yáng)離子交換膜，膜體中含有帶負(fù)電的酸性活性固定基團(tuán)，在水溶液中電離出來(lái)的離子帶正電，反離子解離后膜呈電負(fù)性，形成的電場(chǎng)會(huì)對(duì)陽(yáng)離子進(jìn)行吸引可以選擇透過(guò)陽(yáng)離子而封閉陰離子，在電荷排斥效應(yīng)下，截留帶負(fù)電的離子。在膜法鈷電積工藝中起到重要作用，

3、但是目前國(guó)內(nèi)外商品離子交換膜選擇透過(guò)性僅為88％～96％左右，在分離過(guò)程中仍有部分反離子同時(shí)透過(guò)膜造成電積工藝中產(chǎn)生氯氣的問(wèn)題，難以取得理想的效果。
　　本文通過(guò)對(duì)商品離子交換膜進(jìn)行涂覆改性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試可以清晰的看到各種涂覆改性過(guò)程都能夠顯著提高離子交換膜的性能，使得改性后的膜更加適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用需求。簡(jiǎn)單PVDF納米顆粒涂覆后，兩種納米顆粒都在含量0.5％時(shí)含水率最低，納米TiO2顆粒在2.5％時(shí)含水率最大，納米A12O3

4、顆粒在2％時(shí)含水率最大;兩種納米顆粒都在2％時(shí)離子交換容量最大;膜電阻都在3％時(shí)最低，但是在1.5％時(shí)降低最有效;泄漏率均在3％時(shí)最低。PVDF納米顆粒等離子體照射改性之后含水率，離子交換容量，膜電阻，泄漏率各項(xiàng)性能都有實(shí)質(zhì)性的提升，納米顆粒含量與所對(duì)應(yīng)性能之間數(shù)量關(guān)系變化平緩，差異性小。在相同照射功率(1w)條件下，10min為最佳時(shí)間。PDA涂覆陽(yáng)離子交換膜的含水率，離子交換容量都隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，其中18h是最有效的浸泡時(shí)

5、間，18h之前，增加迅速，18h后雖有增加，可是增加緩慢。膜電阻的變化也是同理，18h前減小迅速，18h后減小緩慢。離子泄漏率呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，減小前和增大后均高于原膜。泄漏率的變化不僅與PDA涂層本身性質(zhì)有關(guān)，也與被涂覆的陽(yáng)離子交換膜有關(guān)。PVDF納米顆粒簡(jiǎn)單涂覆涂層與原膜為物理結(jié)合，對(duì)原膜影響不大，且能得到良好的改性效果。等離子體照射PVDF納米顆粒涂層使得膜的測(cè)試性能有很大提高，涂層與原膜之間建立化學(xué)鍵的結(jié)合，整個(gè)膜更為完