【摘 要】
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电渗析技术是一种高效、清洁、经济的膜分离技术,在水处理领域备受青睐,目前电渗析在海水脱盐、废酸回收等方面均有大规模的应用。然而,作为电渗析技术关键材料的阴离子交换膜在电渗析应用中仍受到一些性能方面的限制,例如电渗析脱盐用阴离子交换膜的离子电导率和离子选择性难以平衡、使用寿命短,电渗析酸回收用阴离子交换膜质子泄漏严重、分离效率低等。本工作针对以上问题,分别设计和制备了应用于电渗析脱盐和电渗析酸回收的
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电渗析技术是一种高效、清洁、经济的膜分离技术,在水处理领域备受青睐,目前电渗析在海水脱盐、废酸回收等方面均有大规模的应用。然而,作为电渗析技术关键材料的阴离子交换膜在电渗析应用中仍受到一些性能方面的限制,例如电渗析脱盐用阴离子交换膜的离子电导率和离子选择性难以平衡、使用寿命短,电渗析酸回收用阴离子交换膜质子泄漏严重、分离效率低等。本工作针对以上问题,分别设计和制备了应用于电渗析脱盐和电渗析酸回收的新型阴离子交换膜,并对其进行电渗析测试,结果如下:（1）通过溴化聚苯醚（BPPO）分别与自主设计的单离子化联吡啶和三乙烯二胺（DABCO）反应,制备了两组分别含己基修饰双离子联吡啶基团和己基修饰双离子DABCO基团的电渗析脱盐阴离子交换膜QPPO-DP和QPPO-DABCO。对具有相近功能化程度的QPPO-DP和QPPO-DABCO的离子交换容量（IEC）、吸水率（WU）、溶胀率（SR）、膜相态、机械性能、热稳定性、面电阻（Rm）、反离子迁移数（t-）、极限电流密度等基础性能进行表征,并将其应用于电渗析脱盐。研究发现,脂肪杂环DABCO双离子修饰的阴离子交换膜QPPO-DABCO在拥有高IEC(2.63 mmol g-1)的同时WU仅为10.56%,保证了极佳的离子电导率和离子选择性,Rm仅为2.77Ωcm~2,而t-值达到0.95。QPPO-DABCO在电渗析脱盐中展现出优异的电流效率（89.58%）、较高的盐通量(81.39mg m-2 s-1)和合理的能耗(1.76 k Wh kg-1),各项电渗析性能均优于商业膜AMX。（2）通过2,2’,6,6’-四甲基联苯双酚（TMBP）与4,4’-二氟二苯甲酮（DFBP）均聚合成聚芳醚酮（PEK）并以此为高分子骨架,含十八烷基链的N,N-二甲基十八胺（DMODA）为季铵化试剂,制备了一系列长侧链修饰的蝌蚪型微相分离阴离子交换膜QPEK-DMODAs。对QPEK-DMODAs阴离子交换膜进行基础性能表征,并将其应用于电渗析H2SO4回收。QPEK-DMODAs的WU随IEC提高而增加,其中IEC值最高(2.09 mmol g-1)的QPEK-DMODA-3呈现出56.01%的WU,对膜的机械性能、离子电导率和离子选择性等产生了一定影响,但其基础性能在疏水骨架和烷基侧链的调控作用下总体处于合理范围内。QPEK-DMODA-3在电渗析H2SO4回收中的电流效率达到54.58%,超过同系列的QPEK-DMODA-1,QPEK-DMODA-2和商业膜AMX,且在处理含0.10 M Fe2+的0.50 M H2SO4溶液时表现出88.74%的Fe2+去除率。
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