碳纳米管基电子-离子双传递功能复合膜的构筑及电驱动离子分离性能

构筑具有电子、离子传递的双功能电活性离子分离膜是电控离子选择渗透膜(ESIPM)分离领域的关键技术。通过将导电碳纳米管(CNT)和纤维素纳米纤维(CNF)共混抽滤，制备了在亚微米尺度具有三维多孔结构的CNT/CNF复合膜，以此为导电基膜，通过溶液渗透策略，在不破坏CNT交联网络结构的前提下，将具有阳离子交换功能的磺化聚苯乙烯(SPS)原位填充到CNT/CNF的亚微米孔道中，制备了具有电子、离子双重传递功能的SPS/CNT/CNF复合膜。采用SEM、XRD、FTIR、接触角测试仪对其结构和性能进行了表征，并结合电驱动膜分离测试装置，对CNT/CNF膜和SPS/CNT/CNF膜的离子分离性能进行了系统对比。结果表明，SPS/CNT/CNF复合膜具有等效商业化离子交换膜的阳离子分离能力，而且具备优良的导电性，其导电性能相较于传统的惰性离子交换膜提升了7个数量级。此外，该SPS/CNT/CNF复合膜还具备优良的电化学活性、亲水性以及稳定性，本研究为制备高性能ESIPM提供了新型的合成策略。     

电控离子选择渗透膜分离过程传质模型的构建（英文）

【目的】电控离子选择渗透(electrochemically switched ion permselectivity, ESIP)是一种新型的离子选择性膜分离技术，已成功应用于低浓度目标离子的高效、连续、选择性分离。然而，离子在膜内传质不符合Nernst-Planck理论，建立ESIP离子传质模型有助于人们理解ESIP分离过程。【方法】在ESIP膜分离系统中，为研究离子在膜上双脉冲电势与极室槽电压耦合动态场中的传质行为，提出了修正的Nernst-Planck模型。根据唐南(Donnan)平衡以及电中性假设等，建立了ESIP膜分离过程的离子传递稳态模型。通过数值模拟考察了电流密度、膜厚、膜内离子活性位点浓度对膜分离系统中离子浓度和电阻分布的影响。【结果】在原料侧扩散层和膜相内，膜厚和离子活性位点浓度对离子浓度分布影响较大，降低膜厚、提高离子活性位点浓度是提高离子传质的主要方式。在高电流密度、低膜厚和高离子活性位点浓度下，原料侧扩散层电阻在整体电阻中占主导作用，通过增加流体流速或减小腔室厚度以提高离子传质速率。在低电流密度、较高膜厚下，Donnan层电阻占主导作用，通过增加膜的离子活性位...     

新型煤基炭膜电控分离废液中低浓度铅离子

基于煤基炭膜设计了一种新型电控膜分离系统,在煤基炭膜电极上采用电控离子交换(ESIX)技术,使铅离子进行周期性的吸/脱附过程,并结合液路系统实现废液中低浓度铅离子的连续分离。实验中分别考察了膜电极施加电位、铅离子初始质量浓度、再生液pH值对炭膜铅离子分离效果的影响,进而评价膜电极的分离性能。实验结果表明:膜电极施加电位时,铅离子的吸、脱附效率与未施加电位时相比分别提高了2.2倍和2.3倍;随着膜电极吸附/脱附时所加电位分别增大至-0.5 V和1.1 V,铅离子的吸、脱附效率不断增大,且施加电位时,经炭膜处理后的溶液中铅离子质量浓度为0 mg/L,去除率为100%;随着铅离子初始质量浓度的增加,铅离子的吸附量不断增加;由再生实验可得,再生液pH=3时脱附效率高达99%.