电渗析用季铵化聚氯乙烯均相阴离子交换膜的制备

以1-甲基咪唑(N-MI)为季铵化试剂一步法对聚氯乙烯(PVC)功能化改性，并制备了均相PVC阴离子交换膜，避免了传统阴离子交换膜制备过程中的氯甲基化步骤。通过对比研究，优化后的PVC-N-MI-5表现出较好的综合性能。离子交换容量和迁移数分别高达2.89 mmol·g^–1和98.4%；吸水率和溶胀率分别为4.24%和0.21%，低于商业JAM-5阴离子交换膜(4.87%和3.33%)；脱盐率、电流效率以及能耗分别为98.38%、55.8%和5.1 kW·h·(kg NaCl)^–1，可与商业JAM-5(93.0%、55.2%和4.6 kW·h·(kg NaCl)^–1)相比较。低廉的原料与简便的制备过程以及相对良好的电渗析应用性能，表明所制备的PVC-N-MI-5具有一定的应用前景。     

聚砜基阴离子交换膜响应面法优化设计及制备

选择低毒、无致癌毒性的材料,创新性地使用冰浴手段,在相对温和的反应条件下制备出氯甲基化聚砜(CMPSF),并采用响应面法优化了CMPSF的制备条件。结果表明,当冰浴温度3.3℃、三甲基氯硅烷用量15.63ml、反应温度35℃、溶剂量500 ml、搅拌速度200 r·min~(-1)、催化剂用量1.52 ml、反应时间40 h时,CMPSF的氯甲基化程度可达最大值1.443 mmol·g~(-1)。进一步将优化后的CMPSF原料季铵化,最终制得聚砜阴离子交换膜(PSFAEM)。利用FT-IR、~1H NMR和XPS对各产物的化学结构进行了表征,并测定了阴离子交换膜的主要性能,结果表明所制阴膜的离子交换容量为1.2 mmol·g~(-1)、面电阻为1.05?·cm~2、含水量为0.42 g·g~(-1)、溶胀率为25.47%,由热重分析结果可知季铵基团脱落温度为140℃,所制阴膜的性能满足实际应用中对阴离子交换膜的要求。     

活性炭填充PEG/PVDF杂化膜的脱硫性能

制备了不同活性炭(AC)填充量的AC-PEG/PVDF杂化膜,并对其形貌与结构进行了相应的表征。以噻吩/正庚烷混合物作为模拟汽油体系,研究了所制备AC-PEG杂化膜的渗透汽化脱硫性能。研究表明,填充活性炭后,膜的脱硫性能明显提高。当活性炭填充量为5%,温度为85℃时,与未填充的PEG膜相比,AC-PEG/PVDF杂化膜的渗透通量由0.43 kg·(m~2·h)~(-1)提高至1.14 kg·(m~2·h)~(-1),富硫因子由7.29提高至9.47。     

单价选择性电渗析对高盐废水一/二价阴离子的分离

采用由实验室改性得到的单价选择性阴离子交换膜电渗析技术对模拟高盐废水中的Cl~-和SO_4~(2-)进行分离,考察了流量、电压、Cl~-和SO_4~(2-)浓度比、pH对Cl~-和SO_4~(2-)的选择性迁移比(STR)及能耗的影响。实验结果表明:设定浓室、极室流量分别为20、30 L/h,Cl~-与SO_4~(2-)的初始总浓度为0.5 mol/L,在淡室流量为20 L/h,电压为5 V, Cl~-、SO_4~(2-)浓度比为1∶1,pH为7的最佳条件下,电渗析装置运行120 min时,Cl~-和SO_4~(2-)的STR达到6.6,能耗为0.67 kW·h/kg。     

非织造布结构对PVC–C/PET复合膜的结构与性能影响

以PVC–C为成膜聚合物,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)非织造布为支撑层,将凝固涂层工艺与非溶剂诱导相分离法相结合,制备了PVC–C/PET复合多孔膜。通过接触角测量仪、场发射扫描电子显微镜、孔径分布、孔隙率、纯水通量、碳素墨水截留、拉伸试验等系统研究了非织造布结构对PVC–C/PET复合膜孔结构和渗透性能的影响。结果表明,采用密度小、结构疏松的PET非织造布作为PVC–C微孔膜的支撑材料,制得的PVC–C/PET复合膜表面开孔程度增加,内部海绵状结构更疏松,孔隙率增大,降低了跨膜阻力,纯水通量从88.49 L/(m~2· h)提高到186.85 L/(m~2·h),与原膜相比提高了211.1%。此外,PVC–C/PET复合膜具有良好的截留性能,对碳素墨水截留率均保持99%以上,同时复合膜的拉伸强度和断裂伸长率明显增大。     

SiO_2-PVDF双极膜的制备

研究制备了SiO_2-PVDF阳、阴离子交换膜,并确定了最佳的制备条件:聚偏氟乙烯(PVDF)的添加量与单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和交联剂二乙烯苯(DVB)总量比为2∶1,纳米二氧化硅添加量为0.10%,对阳、阴离子交换膜而言,DVB添加量分别为GMA的4%和5%。将制备的SiO_2-PVDF阳、阴离子交换膜利用热压成型法制得SiO_2-PVDF双极膜。最佳的热压温度为190℃,最佳的热压压力为10 MPa。     

PEI交联的PECH/nylon复合阴离子交换膜的制备及性能研究

聚环氧氯丙烷(PECH)是一种线性高分子聚合物,具有较好的稳定性和成膜性能,且以PECH为基体制备阴离子交换膜,可避免致癌物质如氯甲醚、双氯甲醚的使用,但存在机械强度差与吸水性较大等缺点。本研究采用聚乙烯亚胺(PEI)作为交联剂,通过其与PECH发生交联反应,在其内部形成网状结构限制PECH膜在水中的过度溶胀,从而增强膜的机械强度,同时引入尼龙网布(nylon)作为支撑材料进一步提高膜的力学性能,制备了QCPECH/nylon复合阴离子交换膜。研究结果表明,制备的P1膜在电渗析应用过程中的脱盐效率(94.8%)比商业膜(Neosepta AMX)的脱盐效率(92.4%)更高,由此可见,用PEI交联的PECH/nylon复合阴离子交换膜在电渗析脱盐中具有潜在的发展前景。     

戊二醛交联的壳聚糖硫酸酯/聚砜复合纳滤膜的制备及截留特性

采用均相合成的方法制备了一种典型的两性聚电解质--壳聚糖硫酸酯(SCS).以SCS的水溶液为复合纳滤膜活性层铸膜液,戊二醛为交联剂,聚砜超滤膜为基膜,采用涂敷与交联的方法制备了壳聚糖硫酸酯/聚砜(SCS / PSF)复合纳滤膜,采用环境扫描电镜(ESEM)对其表面和断面结构进行了表征, 并研究了活性层铸膜液的组成及制备条件对复合膜截留性能的影响.所制得的复合NF膜在13～15℃、0.30 Mpa下,对1000 mg·L-1Na2SO4和NaCl 溶液的截留率分别为91.2%、48.5%,通量分别为3.2、6.7 kg·m-2·h-1.SCS/PSF 系列复合膜对无机盐的截留顺序为: Na2SO4 ＞ NaCl ＞ MgSO4 ＞ MgCl2.实验结果表明SCS/PSF复合膜表面活性层因吸附电解质溶液中的阴离子而荷负电,并由此决定其对无机盐的截留性能.     

燃料电池用纳米改性聚苯并咪唑阴离子交换膜的制备

以环氧氯丙烷和1–甲基咪唑为原料制备新型离子液体(IL),以IL为原料对氧化石墨烯(GO)进行表面修饰制备离子液体功能化氧化石墨烯(IL–GO),以IL–GO为添加剂制备基于含氟聚苯并咪唑(FPBI)复合膜。研究了IL–GO的含量对复合膜的热稳定性、力学强度、离子电导率、离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀度和耐碱性等性能的影响。研究结果表明,复合膜的IEC、离子电导率和拉伸性能都随着IL–GO含量的增加而增大,当IL–GO含量为30%时其拉伸应力和拉伸弹性模量分别达到77.5 MPa和1.95 GPa,在80℃下,其最大离子电导率可达72.3 m S/cm,然而复合膜的热稳定性并没随着IL–GO含量的增加而改变。FPBI/IL–GO复合膜具有良好的稳定性,该系列阴离子交换膜有望在碱性阴离子交换膜燃料电池中得到应用。     

荷正电聚氯乙烯/聚乙烯亚胺共混交联超滤膜制备及其染料/盐分离性能

为探索分离染料/盐混合物体系的新型膜材料和技术,提出荷正电、交联型聚氯乙烯(PVC)/聚乙烯亚胺(PEI)超滤膜研究。通过在低温下共混制备制膜液抑制交联、热处理铺展液膜促进交联、非溶剂诱导相转化固化成多孔膜三个步骤制备出PVC/PEI超滤膜。研究了膜的交联、荷电性、力学性能、微观结构以及对染料/盐的分离性能。研究发现,所制备的膜韧性大幅度提高,等电点在pH9.0,截留孔径在30 nm左右,表现出典型的荷正电超滤膜特征。在0.15 MPa压力测试条件,膜对水溶液中NaCl、CaCl_2、Na2SO_4等无机盐的截留率在5%以下,对多分散型阳离子染料维多利亚蓝B、阴离子染料酸性铬蓝K的截留率分别为96%和55%,通量达到110 L×(m2×h)-1,充分发挥了孔径筛分及静电排斥两种分离机制,在阳离子染料/盐混合物分中具有高通量、高效率特性。     

生物质型CCHP系统的联合循环仿真及性能分析

利用ASPEN PLUS稳态模拟平台测试修正热力参数、流动过程的作用条件,以建立冷热电联供(CCHP)系统的联合循环,研究了系统中关键单元的热功转换过程,以及物流的流率、压力和温度分布,探讨了各输入参数对系统经济、技术和排放性能等的影响。结果表明:(1)预设工况下,燃气轮机进口温度为340℃,系统总能利用率达到94.65%,经济效率达到67.27%,CO2、CO、NO2、NO、SO2排放量分别为0.5kg·(kW·h)-1、1.025mg·(kW·h)-1、0.15g·(kW·h)-1、6g·(kW·h)-1、3.7g·(kW·h)-1;(2)随着空气流量的增加,燃气轮机和余热锅炉的排气温度急速下降,总能利用率上升,而相对节能率、当量效率和经济效率不断减小。因此,空气的量应控制在理论空气量的20%~40%之间;(3)随着空气温度及环境温度的升高,燃料的气化率会微小地下降,但系统的总体能效性能会提高。     

戊二醛含量对季铵化壳聚糖耐碱性能影响的研究

以壳聚糖(CS)和环氧丙基三甲基氯化铵为原料制备季铵化壳聚糖(QCS),并以戊二醛(GA)为交联剂,制备一系列交联剂含量不同的阴离子交换膜。将其在常温下浸泡于2 mol/L Na OH溶液中24 h,考察其含水率、溶胀度、机械性能、电导率以及离子交换量的变化情况。结果表明,交联剂的加入可以提高阴离子交换膜的耐碱性能,并随着交联剂含量增加其耐碱性能随之增强。戊二醛质量分数为1.25%的膜,于2 mol/L Na OH溶液中浸泡24 h后,损失离子交换量为4.67%,在70℃条件下损失的电导率仅为7.5%。表明交联有助于提高阴离子交换膜的耐碱性。     

戊二醛含量对季铵化壳聚糖耐碱性能影响的研究

以壳聚糖(CS)和环氧丙基三甲基氯化铵为原料制备季铵化壳聚糖(QCS),并以戊二醛(GA)为交联剂,制备一系列交联剂含量不同的阴离子交换膜。将其在常温下浸泡于2 mol/L Na OH溶液中24 h,考察其含水率、溶胀度、机械性能、电导率以及离子交换量的变化情况。结果表明,交联剂的加入可以提高阴离子交换膜的耐碱性能,并随着交联剂含量增加其耐碱性能随之增强。戊二醛质量分数为1.25%的膜,于2 mol/L Na OH溶液中浸泡24 h后,损失离子交换量为4.67%,在70℃条件下损失的电导率仅为7.5%。表明交联有助于提高阴离子交换膜的耐碱性。     

EPDM/PVDF阳离子交换膜的制备

本文采用EPDM、PVDF、苯乙烯和二乙烯基苯为原料，浓硫酸为磺化剂，制备出具有互穿网络结构的阳离子交换膜。通过研究，对比不同品牌不同型号EPDM、共混基材比例、基材与苯乙烯比例、磺化时间和磺化温度对膜性能的影响。优化后的EPDM阳离子交换膜具有良好的综合性能：交换容量1.8～2.0 mol/kg，面电阻为5～6Ω·cm²，溶质扩散系数5～6×10^-3 mmol/(cm²·h·mol·L^-1)，其在电渗析过程中展现出的低电阻、低能耗和较高的电流效率，使得EPDM阳离子交换膜具备潜在的竞争优势。     

含甲基纤维素的NaA沸石膜的制备和表征

NaA沸石膜具有规则的孔道结构,利于分子传输,在有机物脱水领域有一定的应用。为使沸石膜生长更连续均匀,提高渗透汽化性能,本文以甲基纤维素作为空间限制剂加入合成液,探究碱度、晶化温度以及晶化时间对膜的影响,按最优条件制备合成液,并依据质量比m(MC)∶m(H₂O)=1∶100添加甲基纤维素,制备NaA沸石膜。表征方法采用XRD、SEM和渗透汽化3种方式,结果表明添加甲基纤维素的沸石膜表面结构完整,生长致密且性能优良,在75℃下对0.6mol/L的NaCl水溶液做渗透汽化测试时,通量达8.33kg/(m²·h),盐离子截留率为99.95%。在0.6mol/L的NaCl的水溶液中测试72h,结果表明添加甲基纤维素的NaA沸石膜时间依存性更好,通量保持在8.30kg/(m²·h)左右,离子截留率稳定在99.90%。渗透汽化分离ω(C₂H₆O)=90%乙醇的水溶液,随着温度从60℃升高到75℃,沸石膜的通量由1.55kg/(m²·h)升高到2.56kg/(m²·h),渗透侧水含量保持在99.90%左右。     

氟离子与氧化铝摩尔比对丝光沸石膜及其渗透汽化性能的影响

采用二次生长法,在α-Al2O3载体上制备丝光(MOR)沸石膜,并通过改变合成液体系以及合成过程,制备出优质MOR沸石膜。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱研究了加氟前后制备的沸石膜微观结构及其n(Si)/n(Al)摩尔比的变化,并用异丙醇/水体系评价膜的渗透汽化性能。结果表明:改变合成液中的n(F–)/n(Al2O3)比,对制备的沸石膜表面的沸石晶体粒度、结晶度、膜厚以及膜的n(Si)/n(Al)比有影响。当n(F–)/n(Al2O3)=2.0时制备的沸石膜厚度仅约为8μm,n(Si)/n(Al)为8.5;优化合成过程后,制备的膜厚度进一步降低,约为6μm,且其渗透通量和分离因子也分别由无氟体系的0.122 kg/(m2·h)和884提升到优化后的0.219 kg/(m2·h)和2005。     

RAFT法制备侧链接枝型阴离子交换膜

通过RAFT法制备了一系列两亲性接枝型阴离子交换膜。并利用核磁、红外以及凝胶渗透色谱分别对接枝聚合物的组成、结构和分子量进行了表征。在单体/链转移剂/引发剂的投料比为30/1/0.25,温度为70℃反应24 h,得到的聚合物膜的离子交换容量(IEC)和吸水率(water uptake),分别为1.442 mmol/g和64%,该聚合物制成的膜的性能最优。     

PVC基木塑复合材料抗老化性能研究

在常规聚氯乙烯(PVC)基木塑复合材料配方中分别添加苯并三唑类紫外线吸收剂UV–P或二苯甲酮类紫外线吸收剂UV–531,延缓PVC基木塑复合材料暴露于户外所引起的降解,提高PVC基木塑复合材料的耐自然光老化性能。采用氙灯照射加速老化、紫外线照射加速老化和户外自然老化试验方法,研究了2种紫外线吸收剂对PVC基木塑复合材料抗老化性能的影响。在PVC基木塑复合材料常规配方中加入5份UV–P或UV–531,用氙灯照射加速老化5 000 h,PVC基木塑复合材料的色差分别为33.1,40.5,较常规配方分别降低了34%,19%;用紫外线照射加速老化3 000 h,PVC基木塑复合材料的色差分别为5.33,8.62,较常规配方的色差分别降低了58%,31%;在户外自然老化24个月,PVC基木塑复合材料的色差分别为26.3,30.2,较常规配方分别降低了54%,47%。加入紫外线吸收剂UV–531或UV–P,都能有效提高PVC基木塑复合材料的抗老化效果。UV–P的抗老化效果较UV–531好。     

用苯-丙乳液制成的水性可剥涂料

合成了苯–丙乳液。研究了软、硬单体对乳液涂膜性能的影响。加入增韧剂和脱膜剂及其它助剂对苯–丙乳液进行了改性。讨论了增韧剂和脱膜剂用量对涂膜性能的影响。结果发现,当m(软)∶m(硬)=13∶20,w(增韧剂)=4.5%,w(脱膜剂)=0.7%时,涂膜具有较好的附着力、柔韧性和伸长率。获得了具有较佳的涂膜可剥性水性涂料。该涂料具有以下性能:固含量30%,D=18~23nm,Tg=–5°C,附着力7级,伸长率300%,柔韧性1mm,铅笔硬度2H,δ=30~40μm,η=55~64mP·s,冲击强度>50kg·cm。     

燃料电池用碱性阴离子交换膜的研究进展

碱性阴离子交换膜(AAEM)是碱性阴离子交换膜燃料电池(AAEMFC)的核心部件,起到阻隔阴阳两极和传导OH-的双重作用,其性能好坏直接影响到AAEMFC的性能和使用寿命。从膜的结构和制备方法分类,综述了碱性阴离子交换膜燃料电池用有机-无机杂化膜、掺杂型膜及均相膜的特性和研究现状。