膜法电容去离子技术用于水溶液中单/多价阴离子的分离

将电容去离子技术（CDI）与单价阴离子选择性交换膜结合构建新型膜法电容去离子膜堆（PSMCDI）,并探索其在单/多价阴离子分离中的应用。采用自制的测试装置,以Cl^-/SO₄^2-水溶液为模拟体系,并选择现有的两种商业化单价阴离子选择性交换膜（ASV和ACS）作为膜元件,系统地研究了各参数（PSMCDI种类、阴离子组成和浓度、pH、操作时间、电压和流速）对单价离子选择性的影响。结果表明,总阴离子去除量随着阴离子浓度的增加而增加,但是对于单价离子（Cl^-）选择性降低。随着操作时间的增加,单价离子（Cl^-）选择性也降低。对于ASV膜,在1.2 V的直流电压、10 min吸附时间和30 ml·min^-1进料流速的条件下得到1.6的单价阴离子去除选择性。同时,在相同条件下,ACS膜的单价阴离子去除选择性为1.4。     

单价选择性阴离子交换膜的改性研究进展

详细介绍了表面改性法和膜基体改性法的原理、特点及其改性效果，总结了近3年来单价选择性阴离子交换改性的研究进展并对不同改性方法进行了评价。结果表明，膜改性是一种提高单价选择性阴离子交换膜的渗透选择性、离子通量和抗污染性能的有效方法。最后分析了限制单价选择性阴离子交换膜量产的因素，并展望了单价选择性阴离子交换膜可能的量产方向。     

连续进水模式下电容去离子技术除氟研究

采用连续进水模式电容去离子技术(CDI)进行除氟研究,探讨了原水质量浓度、电压、流速、pH、共存离子、离子交换膜对除氟的影响,通过动力学分析探讨了其去除机理,并考察了电极的再生性能。结果表明,在原水质量浓度为50 mg/L、电压为1.5 V、流速为7 mL/min的条件下,电极吸附量可以达到3.17 mg/g。原水质量浓度越高、电压越大,电极的吸附量就越高。撤去电压电极即可高效再生,5次循环后,电极吸附能力可保持86%。离子交换膜可有效减弱pH波动,提高电极再生性能,但吸附量降低。连续进水模式下CDI除氟过程遵循准一级动力学模型,吸附速率与剩余电容成正比。     

单价选择性阴离子交换膜改性研究进展

总结了目前单价选择性阴离子交换膜在改性方面的研究进展,着重从掺杂改性、涂覆表面改性、电沉积表面改性及化学接枝表面改性四个方面详细阐述了提高阴离子交换膜单价选择性的方法,并分析了限制单价选择性阴离子交换膜发展的因素,最后指出明晰改性机理和拓展改性新方法是今后阴离子交换膜提升单价选择分离性能的发展方向。     

单价选择性电渗析处理酸性重金属废水应用研究

采用吡咯为改性材料,浸渍法为改性方法,通过对普通均相阳离子交换膜(CEM)进行膜表面改性,制备了单价选择性阳离子交换膜.同时将单价选择性电渗析工艺用于处理酸性重金属废水,考察了装置运行参数(电流密度与进水流量)和废水水质(酸度与重金属离子浓度)对酸性重金属废水中H+、Zn2+与Cd2+选择性分离的影响.结果表明:当电渗...     

阴离子对离子膜电解性能的影响

前言盐水精制对于降低槽电压、提高电流效率、延长膜的使用寿命是很重要的。盐水中主要存在两种杂质离子。即阳离子，如：Ca2 、Mg2 、Sr2 、Ni2 、Ba2 等；阴离子，如：SO2、SiO2、OH-、Cl-、ClO_3、等。由于阳离子被离子交换树脂交换吸附，它们的交换机理和控制很容易被理解和掌握，但好的离子交换树脂对于阴离子却是无效的，故显得不容易控制。此外，阴离子在电解槽中和膜内的行为是复杂的，有些阴离子的单独作用对膜的性能影响不是很明显的，往往通过离子间的协同作用才能明显地表现出来。本论文从阴离子及部分离子间的协同作用对…     

复合膜电极对溶液中碘离子电化学离子分离性能

在多孔碳纤维毡基体上通过化学沉积法制备了具有电活性的聚吡咯复合膜电极,在两电极体系下对溶液中的碘离子进行电化学离子吸附分离操作,其中氧化状态下具有阴离子交换功能的聚吡咯复合膜电极作阳极。考察了不同操作电压、溶液pH值对膜电极分离性能的影响,并在混合溶液中考察了膜电极对碘离子选择性。结果表明,电压的适当升高与溶液pH值的降低有利于提高膜电极对碘离子的吸附速率和容量增高。复合膜电极表现出对碘离子优良的选择性吸附特性和可多次重复使用性。     

复合膜电极对溶液中碘离子电化学离子分离性能

在多孔碳纤维毡基体上通过化学沉积法制备了具有电活性的聚吡咯复合膜电极,在两电极体系下对溶液中的碘离子进行电化学离子吸附分离操作,其中氧化状态下具有阴离子交换功能的聚吡咯复合膜电极作阳极。考察了不同操作电压、溶液pH值对膜电极分离性能的影响,并在混合溶液中考察了膜电极对碘离子选择性。结果表明,电压的适当升高与溶液pH值的降低有利于提高膜电极对碘离子的吸附速率和容量增高。复合膜电极表现出对碘离子优良的选择性吸附特性和可多次重复使用性。     

Fe3+诱导聚多巴胺-聚乙烯亚胺电沉积制备单价选择性膜

仿生黏合剂聚多巴胺(polydopamine,PDA)与聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)共沉积是构建单价选择性分离层的有效方法。本实验通过浸泡预处理将Fe³⁺引入阳离子交换膜，并利用电场作用和Fe³⁺诱导PDA-PEI在膜面沉积改性。结果表明，该方法大大缩短了单价选择性膜的改性时间，制备了单价选择性阳离子交换膜。利用扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计、红外光谱仪、zeta电位对制得的膜进行表征和性能测试，探讨了Fe³⁺浓度对改性膜性能的影响。表明随着Fe³⁺浓度的增加改性膜的膜电阻呈上升趋势，而表面荷正电性和选择性均呈先增加后降低的趋势。由于电场和Fe³⁺对多巴胺聚合过程的共同影响，当Fe³⁺的浓度为0.001mol/L时，改性膜Na⁺/Mg²⁺选择性高达12.8，并且具有较低的膜电阻和优异的稳定性。     

阴离子对还原铁粉去除水体中铅离子的影响

向200mL含1.0mmol·L~(-1)阴离子(PO_4~(3-)、Cl-、CO_3~(2-)、SO_4~(2-))的铅溶液(10mg·L~(-1))中加入5g还原铁粉,230r·min-1振荡一定时间后,采用火焰原子吸收法测定铅离子浓度,考察阴离子对还原铁粉去除水体中铅离子的影响。结果表明,阴离子PO_4~(3-)、Cl-、CO_3~(2-)、SO_4~(2-)都可以促进还原铁粉去除水体中铅离子,其中PO_4~(3-)的促进作用最大,SO_4~(2-)的促进作用最小;在所有添加阴离子体系中,还原铁粉去除水体中铅离子的过程伴随着pH值的上升和Eh值的下降。     

通过使用离子交换膜和电解装置从水中去除硅的方法和设备

这种从水中去除硅的设备包括脱盐室和通过在阳极和阴极之间反向安装阳离子交换膜和阴离子交换膜形成的浓缩室;相邻离子交换膜之间填充的阴离子交换剂和阳离子交换剂的混合物;入水管;排水管;以及定期使电压极性反转的装置向阳极和阴极施加电压。使用该设备,通过定期使极性反转,将硅吸附在使用正常电压的脱盐室中的离子交换器中,     

膜电极在矿山开采废水处理中的应用研究

利用自制的膜电极进行膜电容去离子(MCDI)实验,并对离子交换膜的性能指标进行了表征。探讨了各因素对膜电容去离子效果的影响,确定了最佳参数。研究结果表明,对于安装1对电极、电极面积共400 cm2的实验装置,电吸附的最佳操作条件:施加电压1.2 V、进水流速17.0 m L/min、Zn2+45 mg/L,最佳条件下对Zn2+的去除率为97.64%。在对矿山开采废水处理时,MCDI的TDS吸附量为26.61 mg/g,高于电容去离子(CDI)的18.75 mg/g。     

电容去离子过程电吸附行为与法拉第反应关系及去除水体硬度

采用活性炭涂层电极,研究了电容去离子过程中电吸附行为与法拉第反应之间的关系,同时以CaCl_2和MgCl_2溶液模拟硬度水体,探讨了电容去离子技术对硬度去除的可持续性。结果表明,随着电压的升高,电容去离子过程中有不同的法拉第反应发生,同时阴离子的电吸附行为促进了溶解氧和H_2O_2的还原;阳离子的电吸附行为促进了活性炭电极的氧化和水的电解,Cl~-的氧化不是出水pH变化的主要原因。电容去离子装置在去除钙镁离子时表现了很好的可持续性,钙镁离子不会对活性炭电极造成结垢问题。     

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。     

操作参数对CDI/MCDI脱盐性能的影响及对比分析

针对电容法/膜电容法（CDI/MCDI）两种去离子脱盐过程，建立3D瞬态多物理场分析模型。采用该模型模拟了CDI和MCDI的整个脱盐过程，然后分析了四种操作参数下（电压、入口浓度、流速和流道间距）对CDI和MCDI脱盐性能的影响。结果如下：电压增大时两单元的电吸附量都随而增加，但相同电压下MCDI的电吸附量都高于CDI。随入口浓度的增加，MCDI与CDI单元的电吸附量的差异呈现出基本不大到逐渐明显的变化。MCDI与CDI单元的电吸附量均随入口流速增加而降低。MCDI与CDI电吸附量都随流道间距增加而降低，同等流道间距下MCDI的电吸附量高于CDI。在相同操作条件下，MCDI的脱盐性能优于CDI。     

燃料电池阴离子交换膜高效离子传输通道构建进展

阴离子交换膜燃料电池因具有可使用非贵金属催化剂及催化反应动力学快等优点,是一种清洁高效的能源来源,但其商业化进展一直受制于高性能阴离子交换膜的开发。目前,阴离子交换膜主要面临着离子传导率低和稳定性差问题。研究者们分别围绕提高离子传导率(同时维持机械稳定性)和增加碱性稳定性开展了大量的研究工作。其中构建高效离子传输通道被认为是一种有效解决阴离子交换膜离子传导率和机械稳定性平衡问题的有效方法。本文综述了构建离子通道的常见方法,包括纳米复合、微相分离、构建互穿聚合物网络、构建离子簇。     

电渗析法回收铅酸蓄电池化成工序废硫酸的研究

本研究采用单价阳离子交换膜电渗析法,对北方某铅酸蓄电池厂化成车间产生的含低浓度铁离子的废酸进行回收实验。比较了单价阳离子交换膜和普通阳离子交换膜的分离性能,并且考察了操作电流密度、初始铁离子浓度以及初始硫酸浓度对硫酸回收率的影响。结果表明,当硫酸回收率达到80%时,单价阳离子交换膜对金属离子和氢离子的分离系数约为普通阳离子交换膜的7.5倍。在电流密度0.06 A·cm-2的条件下,采用单价阳离子膜对工厂化成废酸(初始硫酸浓度约2.25 mol·L-1,初始铁离子浓度约12 mg·L-1)电渗析,当废酸回收率达到80%时,金属铁离子的透过率小于10%,可控制回收酸中铁离子的浓度在2 mg·L-1以下,满足该蓄电池厂对化成硫酸中铁离子浓度的限值要求。通过对H+传质过程进行动力学分析的结果表明:其传质过程符合零级反应动力学,电迁移传质在传质过程中占主要地位。回收得到的硫酸重新回用于蓄电池的化成工序,不仅能够实现资源的回用,还可避免废酸进行中和处理时对碱的消耗,具有较好的环境效益及技术可行性。     

具有不同自由离子的离子交换膜对MFC性能的影响

将4种具有不同自由离子的离子交换膜,即阳离子交换膜的H+型(CEM-H)和Na+型(CEM-Na)、及阴离子交换膜的Cl-型(AEM-Cl)和OH-型(AEM-OH),作为分离膜应用于微生物燃料电池(MFC)。结果表明,4种膜的电导率呈顺序为CEM-HCEM-NaAEM-OHAEM-Cl,与之相对应的MFC产电性能呈相同的顺序。采用CEM-H的MFC产电性能最好,最大功率密度可达899 m W/m2;同时膜性能的不同导致MFC的库伦效率、阳极p H等存在差异。电化学阻抗谱(EIS)研究表明,在电池运行过程中阴离子交换膜的污染造成了较大的内阻,严重影响了其MFC的产电性能。     

电去离子过程中工作电压对铜离子去除的影响

进行了电去离子（EDD过程去除铜离子的研究，着重考察了膜堆电压对去除性能的影响。试验采用一级两段的混床EDI膜堆，以含铜约50mg/L的CuSO4溶液为原水。研究表明，随着膜堆电压增大，电流增加，铜离子的去除率增大，EDI过程的操作逐渐由“增强传质”模式过渡为“电再生”模式，并且膜堆电压越高，发生电再生的树脂层高度越大，EDI产水中铜离子浓度用火焰原子吸收分光光度法无法检出，电导率则可达到1μS／cm以下。对于一定的分离目标，存在一个适宜的操作电压范围，能够既满足分离要求又避免过高的能耗。     

用于生产纯水的电再生型电渗析设备Kana Zawa,Naoyo等（ Nippon Rensui Co.daoan ）

该设备包括(A)阳离子交换膜和(B)阴离子交换膜，两者交替排列在阳极室和阴极室之间：(C)用阴离子交换膜和阳离子交换膜分开的脱盐室；(D)用阳离子交换膜和因离子交换膜分开的浓缩室，阴离子交换剂和阳离子交换排列在脱盐室中，该设备可去除水中的弱电解质。