双极膜改性研究进展

从膜材料改性和中间层改性2个方面对近年来双极膜的改性研究进行了分析,重点讨论了用不同大分子材料改性双极膜中间层的优势和不足。指出国内多数双极膜的制备仍处于实验研究阶段,而国外的双极膜已在市场上大规模应用,国内外差距较大。因此,改进制膜工艺和方法、寻找更加适用于制备双极膜的基膜材料、降低膜电阻和跨膜电压从而降低双极膜电渗析的运行成本、拓展双极膜的应用领域,将是今后国内双极膜制备领域的主要发展方向。     

双极膜制备及改性研究进展

双极膜作为一种新型复合离子交换膜,以其独特的优点,为化工、环境科学和能源利用等领域中存在已久的诸多技术难题提供了新的思路和解决办法。目前,国内外关于双极膜的研究主要集中于通过对膜材料和中间层的改性以促进双极膜的水解离,提高双极膜离子交换能力和降低能耗等方面。本文介绍了热压成型法、黏合成型法、流延成型法,含浸法等双极膜制备方法的原理、特点、应用实例和新进展,并对比分析了各种方法的优势和存在的不足。同时,从膜材料改性和中间层改性两个方面对近年来双极膜的改性研究进行了重点讨论。最后指出,国内多数双极膜的制备仍处于实验研究阶段,将接枝、共混、离子辐射等膜材料改性方法应用于双极膜的制备中,同时寻找亲水性好、耐高温性能好的基膜材料将是双极膜制备领域的重要方向。     

静电纺丝技术在双极膜制备中的研究进展

概述了双极膜材料的应用现状,介绍了静电纺丝的基本原理及影响因素,并综述了近年来静电纺丝技术在双极膜制备领域的相关应用研究进展,包括纳米纤维引入双极膜中间界面层体系和纳米纤维引入双极膜整体结构体系;指出利用静电纺丝纳米纤维所特有的三维网状结构,可以实现双极膜性能的最优化,从而为该离子交换膜材料的进一步发展提供了比较有价值的技术和理论指导。提出了当前研究过程中亟待解决的问题,并对未来的发展前景进行了展望。     

双极膜分离技术及应用进展

双极膜通过对水解离具有的催化效应,能够使水中的盐重新转变为酸和碱,在环境保护和资源回收等领域发挥着越来越大的作用。本文解析了双极膜的“三明治”结构特点、发展历程及发展趋势、制备工艺技术,阐述了双极膜催化水解离机理的3个模型：第二Wien效应模型、化学反应模型以及中和层模型。探究了双极膜电渗析及与其它化工过程耦合技术在不同领域的应用,其中包括酸碱生产领域、资源分离回收领域以及污染控制领域等。分析了双极膜的具体应用过程中存在的局限性并展望了双极膜在水解制氢、液流电池方面的应用前景。指出双极膜将朝着与传统化工过程、新型液流电池等系统集成化、规模化方向发展,成为多种化工应用领域的重要组件。     

双极膜电渗析技术在制酸领域的研究进展

介绍了近年来为提高双极膜性能出现的新型制备工艺,分析了不同膜堆构型在酸制备过程中的适用性。综述了双极膜电渗析技术在制备有机酸、无机酸领域的最新研究进展,特别是将双极膜电渗析技术与现有技术的耦合应用方面以降低双极膜电渗析制酸成本,提高其市场竞争力。最后对实现制酸产业"零排放"的前景进行了展望。     

双极膜的发展和应用

本文简述了双极膜技术在当今电渗析技术中的地位、发展状态及双极膜水解离的原理。总结了双极膜的制备方法，例举了双极膜水离解技术在诸多方面的应用。     

纳米二氧化钛-氧化锌改性双极膜制备与表征

在壳聚糖(CS)阴离子交换膜层中添加纳米二氧化钛-氧化锌复合半导体材料,制备了PVA-SA/TiO2-ZnO-CS双极膜(其中:PVA为聚乙烯醇;SA为海藻酸钠),并用热重分析等对其进行了表征。研究结果表明,纳米二氧化钛-氧化锌复合半导体材料较纳米氧化锌或纳米二氧化钛单一半导体材料具有更强的光催化双极膜中间界面层水解离能力,能大大降低双极膜的膜阻抗和膜电阻压降(IR降)。当电流密度为60 mA/cm2时,在高压汞灯照射下,PVA-SA/TiO2-ZnO-CS双极膜的槽电压较没有高压汞灯照射时下降了1.0 V;而PVA-SA/TiO2-CS双极膜和PVA-SA/ZnO-CS双极膜仅分别下降了0.7 V和0.6 V。此外,添加纳米二氧化钛-氧化锌复合半导体材料可提高双极膜的亲水性、热稳定性和机械性能。     

电渗析法处理低浓度SO2碱吸收液的研究

本文介绍了将双极膜电渗析应用于威尔曼洛得法净化低浓度二氧化硫烟气的工艺。用国产双极膜和阴、阳离子交换膜组成电渗析器，通过实验考察了双极膜性能，并测定了碱室电流频率，得出在电流密度为53．38mA／cm^2时，能获得80％以上的电流效率和较快的转化速率。提出了国产双极膜材料在实际应用中应克服的缺点和研究的方向。     

双极膜电渗析理论与应用的研究进展

从理论和应用研究两方面较为全面地综述了双极膜电渗析技术在近些年的发展,阐述了双极膜中水解离、水迁移、离子迁移以及双极膜电渗析过程等理论研究新进展,介绍了它在有机酸的回收制备、环境保护和食品医药工业及其他领域中的新应用,并展望了其在工业生产和日常生活中的应用前景。     

双极膜电渗析的理论研究进展与应用

从理论和应用研究两方面较为全面地综述了双极膜电渗析技术在近些年的发展,阐述了双极膜中水解离、水迁移、离子迁移以及双极膜电渗析过程等理论研究。介绍了它在饮用水及纯水的制备、食品工业和化学工业及其他领域中的应用。双极膜电渗析技术在优化传统工艺过程和新的工业过程中发挥独到的作用,它的出现改变了传统工艺分离和制备过程,为解决环境化工,生物,海洋化工等领域中的技术难题注入新的生机和活力。同时为解决人类面临的环境,资源,能源的问题提供了有效手段。     

Preparation of bipolar membranes. II

The bipolar multilayer membrane was prepared by a new technique. The interfacial layer and cation layer were formed by only one step. The anion and cation layers were made from the same material from which chloromethylated polysulfone was used as a basic material. The bipolar membranes were composed of a solvent‐resistant anion layer with crosslinking matrix by the reaction of chloromethylated polysulfone in DMF with diamine; an ultrathin interfacial layer from chloromethylated polysulfone solution in DMF, containing cation‐exchange resin and both quaternary and nonquaternary amine groups; and a cation layer from chloromethylated polysulfone dispersing cation resin powder. The prepared bipolar membrane exhibits a lower voltage drop over 100 mA/cm² and stable performances at a long‐term operation. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 82: 1733–1738, 2001     

N-B共掺杂改性二氧化钛双极膜制备及光电催化降解苯酚的应用研究

以钛酸丁酯为钛源,无水乙醇为抑制剂,加入一定量的硼酸和氨水,制得N-B共掺杂的二氧化钛光催化剂。壳聚糖(CS)经N-B/TiO_2改性后作为阴膜层材料,以天然高分子海藻酸钠(SA)作为阳膜层材料。将柔性链聚乙烯醇(PVA)分别与CS和SA共混,用来增强双极膜界面层的兼容性和柔韧性。分别用氯化铁和戊二醛对阴、阳膜层进行交联改性,制备SA-N-B/TiO_2-CS双极膜,并将该双极膜作为电解槽的隔膜通过光电催化模拟降解苯酚废水,测定苯酚废水降解率。     

BPM2型双极膜电渗析装置的研制

目前国内能正式应用的双极膜电渗析装置比较缺乏,根据双极膜装置的特点与要求,参考国内外先进的电渗析装置的有关技术,研制出适合双极膜电渗析过程的装置.该装置具有耐腐蚀(耐强酸、强碱、有机溶剂)、膜堆体积小(隔板厚度为0.6mm),有效膜面积比率大、密封效果好、防漏电,防内漏、阻力小、电流效率高、使用寿命长、可以多次反复拆装等特点.本文介绍了装置的主要构成、特性及测试情况,并对几种典型的双极膜过程进行陛能测试,发现其各种性能比文献报道的装置均有所改进,从而为我国双极膜的推广应用提供成型的装置以及为理论研究提供研究平台.     

Preparation of a mono‐sheet bipolar membrane by simultaneous irradiation grafting polymerization of acrylic acid and chloromethylstyrene

A new type of mono‐sheet bipolar membrane was produced from a porous polyethylene (PE) substrate using simultaneous irradiation grafting polymerization of acrylic acid (AA) on one side and chloromethylstyrene (CMS) on the other side. PE film with absorbent filter paper absorbing AA on one side and paper absorbing CMS on the other side was irradiated in the cobalt‐60 gamma ray irradiation field, followed by quaternization with trimethylamine aqueous solution. AA and CMS were grafted on the substrate membrane simultaneously. The performance of the final membrane is significantly affected by the irradiation time. For short irradiation time, the prepared membrane behaves as a bipolar membrane; whereas for long irradiation time, the final membrane behaves as a charge mosaic membrane. Therefore, by controlling the conditions, a bipolar membrane with good current rectification can be prepared, across which the voltage drop is ～2.0 V at the current density 800 A/m² in 1.0 M NaOH. This preparation method is simple and can be applied both in laboratory and in industry. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 90: 572–576, 2003     

双极膜及其研究进展

介绍了双极膜水解离电渗析技术的原理,双极膜的制造、应用以及国内外对双极膜的研究及发展动向。     

MOFs分离膜在水系分离中的应用

MOFs作为一类具有三维孔结构的新型框架材料,在催化、储能和分离领域均有广泛的应用前景,而MOFs的水稳定性一直是限制其扩大应用的壁垒。随着水稳定性MOFs材料不断涌现以及人们对MOFs水稳定性机理认识的加深,众多的学者开始关注MOFs分离膜在水体系下物质分离的应用研究。综述了围绕MOFs分离膜在水系环境下的分离应用研究展开,概述了MOFs水稳定性的影响因素,MOFs分离膜的制备及其在染料废水处理、脱盐、重金属离子去除和离子选择性分离等领域的应用研究,并对MOFs分离膜未来发展趋势进行了展望。     

聚苯胺基涂层在质子交换膜燃料电池金属双极板上的应用进展

聚苯胺具有独特的导电性和电化学性能,近年来随着燃料电池的发展成为双极板防护的重要材料。然而,聚苯胺涂层在质子交换膜燃料电池高温强酸的工作环境中长期耐蚀性仍无法满足要求,限制了该材料的规模应用。本文综述了聚苯胺基涂层在质子交换膜燃料电池双极板上应用的最新研究进展,包括通过掺杂和共聚改性的聚苯胺涂层、引入高分子材料和纳米材料制备的聚苯胺基复合涂层;分析了各类典型涂层的电化学测试性能结果,总结了聚苯胺基复合涂层的耐蚀机理。最后总结了聚苯胺基涂层研究中目前存在的问题,并对研究方向进行了展望,指出统一测试标准对材料性能评价和商业应用具有重要意义,且今后应重点加强纳米材料复合涂层的研究,并基于原位观测和表征技术对涂层机理进行深入解析。     

Preparation of bipolar membranes (I)

The bipolar membranes were prepared by charged material of polysulfone as a base. The bipolar membranes were composed of a solvent‐resistant anion exchange layer with a crosslinking matrix prepared by the reaction of chloromethylated polysulfone in DMF with diamine, an interfacial layer made from chloromethylated polysulfone solution in DMF containing cation exchange resin and amine, and a cation exchange layer made from sulfonated polysulfone dispersing cation resin powder. The prepared bipolar membrane can exhibit lower voltage drop over 100 mA/cm². The critical requirement for producing bipolar membranes of low potential drop is the creation of a thin interfacial region with a low electrical resistance and a suitable chemical structure, which act to catalyze water splitting. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 80: 1658–1663, 2001     

离子膜电解槽国产化综合述评

介绍了国产化离子膜电解槽在我国的推广应用情况和技术现状。国内现已推广采用国产单极式离子膜电解槽和强制循环复极式离子膜电解槽，配套设施完备，并逐步向大型化发展，其性能指标已趋于国际先进水平。自然循环复极式离子膜电解槽正处在研究阶段，有望在近期推出。