【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,會產(chǎn)生大量的含金屬離子的酸性廢液,對環(huán)境的壓力越來越大,對含金屬離子的酸性廢液無害化處理成為人們研究熱點(diǎn)。在眾多處理方法中,擴(kuò)散滲析法處理含金屬離子的酸性廢液不僅能回收酸,還能夠?qū)饘匐x子的回收。擴(kuò)散滲析還具有能耗低、操作簡單等優(yōu)勢。擴(kuò)散滲析法處理含金屬離子的酸性廢液的關(guān)鍵問題是制備出性能優(yōu)異的擴(kuò)散滲析用陰離子交換膜。因而,開發(fā)高H+離子滲析性,高分離系數(shù),高熱穩(wěn)定性,適用于擴(kuò)散滲析酸回收的陰離子交換膜為主要研究內(nèi)容。本文從三個方面開展工作：(1)綠色工藝路線制備擴(kuò)散滲析酸用陰離子交換膜,以聚乙烯醇(PVA)為原料,基于雜化技術(shù),開發(fā)綠色工藝路線制備陰離子交換膜。(2)低成本高性能擴(kuò)散滲析酸用陰離子交換膜研究,以聚氯乙烯(PVC)為原料,基于半互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù),制備低成本高性能擴(kuò)散滲析酸用陰離子交換膜。(3)開發(fā)具有輔助基團(tuán)陰離子交換膜,研究其對擴(kuò)散滲析的影響。在此基礎(chǔ)上,對陰離子交換膜的微觀結(jié)構(gòu)和性能的進(jìn)行了表征,測試了擴(kuò)散滲析酸回收性能,探討了膜的微觀結(jié)構(gòu)與擴(kuò)散滲析酸回收性能之間的關(guān)系。通過研究得出如下結(jié)論：(1)以2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(EPTAC)、聚乙烯醇(PVA)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)為起始原料,通過改變EPTAC的量,制備出一系列雜化陰離子交換膜。測試膜的離子交換能力(IEC)、水含量(WR)、線性膨脹率(LER)、拉伸強(qiáng)度(TS)和斷裂伸長率(Eb)、熱分解溫度(Td)和起始降解溫度(IDT)等對膜的性能進(jìn)行表征。采用擴(kuò)散滲析法回收0.81mol/L HCl+0.18mol/L FeCl2模擬酸性廢液,結(jié)果表明膜不僅具有好的物理化學(xué)性能,還具有較好的擴(kuò)散滲析性能,在25°C時酸擴(kuò)散滲析系數(shù)(U。)是0.011-0.018m/h之間,分離系數(shù)(S)在18.5-21之間,優(yōu)于商業(yè)膜DF-120(U。為0.009m/h,S為18.5)。由于該路線成本低,制備過程簡單、綠色是制備擴(kuò)散滲析用陰離子交換膜的候選方法之一。(2)以用聚乙烯醇(PVA)和烯丙基三甲基氯化銨(TMA)為原料,四價鈰鹽為引發(fā)劑,水做溶劑,制備出不同接枝度的聚乙烯醇接枝聚烯丙基三甲基氯化銨(PVA-g-PTMA)接枝共聚合物,與四乙氧基硅烷(TEOS)溶膠-凝膠反應(yīng)制備出一系列擴(kuò)散滲析用雜化陰離子交換膜。測試膜的離子交換能力(IEC)、水含量(WR)、線性膨脹率(LER)、熱分解溫度(Td)和起始降解溫度(IDT)、耐酸性等。研究表明：在25°C時酸擴(kuò)散滲析系數(shù)(U。)是0.0168-0.060m/h之間,分離系數(shù)(S)在7.8-22.5之間,與商業(yè)膜DF-120(UH為0.009m/h,S為18.5)比較,只要接枝率適當(dāng),可以獲得性能優(yōu)異的擴(kuò)散滲析用陰離子交換膜。該方法制備過程綠色,制備過程簡單。(3)通過聚氯乙烯(PVC)和對二乙烯苯(DVB)與甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAM)共聚物為原料制備半互傳網(wǎng)絡(luò)聚合物陰離子交換膜。采用紅外(FTIR)、熱失重(TGA)、離子交換能力(IEC)、水含量(WK)等對膜的性能進(jìn)行表征。調(diào)整PVC在膜中的質(zhì)量含量和交聯(lián)劑的量來改變膜的性能,研究表明：在25℃時膜的酸擴(kuò)散滲析系數(shù)UH在0.012-0.04m/h之間,分離系數(shù)(S)在36-61之間,性能優(yōu)于商業(yè)膜DF120(UH為0.009m/h,S為18.5)。采用該法制備的陰離子交換膜成本低,性能好具有商業(yè)應(yīng)用潛力。(4)通過含羥基叔胺季銨化溴化聚苯醚(BPPO)制備具有輔助基團(tuán)的陰離子交換膜。對膜的基本性能進(jìn)行測試,包括膜的離子交換能力(IEC)、水含量(WR)、線性膨脹率(LER)、熱失重(TGA)、耐酸性能等進(jìn)行表征。同時,對膜在擴(kuò)散滲析法回收酸的應(yīng)用進(jìn)行測試,研究表明膜的綜合性能優(yōu)異,輔助基團(tuán)羥基能夠有效提高膜的擴(kuò)散滲析性能。
【圖文】：

逡逑３．邋６熱穩(wěn)定性逡逑制備出五種雜化膜的熱失重測試結(jié)果如圖２．６，從圖可看出五種雜化膜的熱逡逑穩(wěn)定性都很優(yōu)異。根據(jù)圖２．６可レ：ａ十算出兩個重要參數(shù)起始分解溫度（ＩＤＴ）和逡逑熱降解溫度（Ｔｄ），計算結(jié)果見Ｔ化ｌｅ邋５；從表２．５可知，最低的熱降解溫度是逡逑２１５’Ｃ，最低的起始分解溫度是２０４‘Ｃ，兩個參數(shù)都?xì)儆谠S多其它雜化膜ｉｗ］。Ｗ逡逑上結(jié)果說明采用本研巧中采取的簡單方法能獲得高熱穩(wěn)定性的雜化膜。高熱穩(wěn)定逡逑性主要來源于兩個方面的原因：一方面采用過量的ＥＰＴＡＣ，邋ＥＰＴＡＣ中的環(huán)氧基逡逑團(tuán)不和ＰＶＡ主鏈上的輕基反應(yīng)，這樣在制膜過程中可ｙＪｌ去除多余的ＥＰＴＡＣ。另逡逑一方面，采用ＫＨ５５０交聯(lián)劑，不僅和ＰＶＡ主鏈上的控基反應(yīng)，還可Ｗ和ＥＰＴＡＣ逡逑的環(huán)氧基反應(yīng)，形成交膀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于膜的熱穩(wěn)定性提氋。逡逑１０＂！邐、邐二邐逡逑９０－邐邐逡逑＾邋飛邋一Ａ逡逑ｉ邋６０－邐＼邐Ｃ逡逑法邐Ｉｖ邐邐Ｄ逡逑１５。；邐＼邐Ｅ逡逑０邋－邋—邋■邐■邋Ｉ

Ｆｉｇ．２．８邋Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ邋位ｃ化ｒｓ（ＳＨＴｃ邋ｏｒ邋Ｓ）邋ｏｆ邋ｍｅｍｂｒａｎｅｓ邋Ａ＿Ｅ邋ａｎｄ邋ＤＦ－１２０邋ａｔ邋２５邋．Ｃ．逡逑圖２．８邋２５’Ｃ膜Ａ－Ｅ和ＤＦ－１２０膜的分離系數(shù)逡逑從圖２．７可知，隨著ＥＰＴＡＣ的量增加，Ｕｈ值逐漸增加，，從Ｏ．Ｏｌｌｍ／ｈ（膜Ａ）逡逑X椉擁劍埃埃保福恚楨澹ぃ牛�。Ｕｈ值X椉釉蠐辛礁觶荒ず姓芑湍さ幕玫腦楀義霞印Ｕ芑芄煌ü奔鷥ㄖ饔么俳齲拇�；随着ＥＰＴＡＣ的量X椉櫻さ膩義希桑牛玫腦黽櫻氪送蹦さ暮懇瞂椉�。灾O嗤胱詠換荒芰μ跫攏さ暮義纖縓椉櫻だ锏乃茉黽櫻齲停疲澹柙諛だ錙ǘ齲┥⑹矣肽ぶ淶吶ǘ忍荻儒義媳浯螅鈾伲齲停疲澹玻拇�，提z┝隋澹眨韜停眨媯恪ｅ義洗油跡玻�？`煽闖觶孀牛牛校裕粒玫牧吭黽櫻趵胱詠換荒さ姆擲胂凳櫻玻卞澹ゅ義希粒┫陸檔劍保稿澹ぃ茫緩骕椉擁劍玻埃跺澹ぃ牛�。与商业膜相饼xぃ�，邋n暮灣義希牛浞擲胂凳加龐諫桃的ぃ模疲保玻板澹ǎ保福擔(dān)�。ＥＰＴＡＣ的X椉櫻蘊(yùn)岣吣さ模桑牛緬義蝦停酌穸際怯欣

本文編號：2581628