DABCO-Me串联双离子AEM的制备及电渗析脱盐行为分析

为探究甲基修饰1,4-二氮杂二环辛烷(DABCO)串联双离子离聚物官能度对阴离子交换膜(AEM)电渗析脱盐行为的影响，文中设计并制备了3种不同离子交换容量(IEC)的甲基修饰DABCO串联双离子离聚物AEM(QPPO-x)，对所制备的膜的化学结构、热稳定性、机械性能、基础性能、电渗析脱盐性能进行了系统表征。结果表明：QPPO-x的化学结构符合研究设计；QPPO-x的热稳定性、机械性能、基础性能满足电渗析脱盐工艺的基本要求；该类膜的电渗析脱盐性能随着膜的IEC的增高有提高的趋势；拥有最高IEC的QPPO-0.20膜的脱盐效率达86.79%，盐通量达81.39 mg/(m²·s)，脱盐能量损耗为2.35 kW·h/kg，其各项电渗析性能均优于商业膜AMX，在电渗析脱盐领域具有很好的应用前景。     

扩散渗析法回收不锈钢钝化液中HNO3和HF

采用扩散渗析法回收不锈钢钝化废液中的HNO3和HF,考察单组分酸、混合酸的回收率和废酸流量、温度、金属离子浓度等因素对扩散渗析过程的影响.结果表明:扩散渗析过程中HNO3回收率大于HF ;酸回收率随着废酸流量增大而减小 ;温度升高有利于酸扩散透过膜 ;Fe3+浓度对截留率影响不大.对于不锈钢钝化废酸液体系,扩散渗析对于H+和Fe3+具有良好的分离效果,常温下,废酸流量为170 mL/h时,总酸回收率为85％,其中HNO3回收率为90％,HF回收率为40％,Fe3+的截留率达到95％以上.     

含二季铵化侧链的聚苯醚的合成及性能研究

作为碱性阴离子交换膜燃料电池的核心部件之一,碱性阴离子交换膜起到分隔阴阳两极和传导氢氧根离子的作用.为了探索侧链型碱性阴离子交换膜材料的合成新途径,以商业化的3,5-二羟基苯甲醇、N,N-二甲氨基氯丙烷盐酸盐和3-溴丙炔为原料,通过威廉姆逊醚合成法和季铵化反应,合成了一种新的二季铵化侧链前体,然后通过点击化学将侧链前体...     

碱性膜燃料电池阳极双催化层结构与性能研究

改善阳极水管理是碱性阴离子交换膜(AEM)燃料电池重要的研究课题.在质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极研究中,发现改变催化层内部结构能够有效改善阴极的水管理能力,然而目前关于AEM燃料电池催化层相关研究较少.本研究针对AEM燃料电池阳极水分布特点,利用Pt/C和PtRu/C催化剂在碱性条件下氢氧化反应(HOR)的活性差异,设计了双层催化剂结构.当活性较高的PtRu/C层靠近气体扩散层,活性较低Pt/C层靠近AEM时,双催化层形成与单一催化层水分布相反的活性梯度,能够有效改善水分布,在测试温度为30℃和100%相对湿度时,获得较高峰值功率密度88.1 m W/cm~2.研究成果为碱性膜燃料电池的阳极催化层结构设计提出一种新思路.     

电渗析浓缩高盐溶液:阴阳离子交换膜匹配性关系（英文）

研究了阳离子交换膜和阴离子交换膜的匹配性对电渗析浓缩性能的影响,主要考察了电渗析过程中的盐通量、水通量、水盐通量比和电渗析浓缩液的浓度.实验结果表明,当阳离子交换膜具有合适的离子交换容量时,阳离子交换膜的水含量对电渗析的浓度性能有着重要的影响;相比于离子交换容量和水含量,阴离子交换膜的离子渗透性对电渗析浓缩性能有着更加重要的影响.此外,当阳离子交换膜和阴离子交换膜均具有较高离子渗透性时,阳离子交换膜对电渗析浓缩的影响更为重要.     

新型含微观相分离结构燃料电池质子交换膜的化学稳定性能表征

为了研究质子交换膜的微观相态对其化学稳定性的影响,对一系列磺化程度不同的,含有亲水性磺酸基和疏水性聚合物主链微观相分离结构的磺化聚芳醚酮质子交换膜进行了表征,结果表明与以往主链型磺酸质子膜相比,此类膜具有更好的抗氧化抗水解性能,说明微观相分离能显著提高膜的使用寿命.     

多组分处理浴对壳聚糖膜渗透汽化性能的影响

在壳聚糖膜的制备成型过程中,会发生多种物质的扩散和交换,以及多种离子的结合与解离.文中通过采用一系列的多组分处理浴初步探索了这些影响因素的作用机理与效果.发现碱液在膜中的扩散速度和膜的中和再生反应速度的不同可导致膜表里结构均一性的变化.当处理温度在10~20℃范围内时,三组分处理浴(0.5%NaOH/95%乙醇/NaAc的质量比为80/20/0.5)的处理效果较好,膜的性能稳定,分离系数和渗透通量均有提高.     

mPAA/CMC-mCS双极膜的制备及其在电合成TMAH中的应用

聚丙烯酸(PAA)和羧甲基纤维素钠(CMC)共混后以3价铬离子改性,制备了mPAA/CMC阳离子交换膜;以戊二醛和正二丁基二氯化锡改性壳聚糖(CS),制备了阴离子交换膜(mCS)溶胶.采用流延法制得mPAA/CMC-mCS双极膜.IR分析表明,双极膜阴阳两膜层分别含有NRH2+和COO-官能团.膜特性研究表明,双极膜具有较高的离子交换容量和较好的离子渗透性.将该双极膜应用于电解制备四甲基氢氧化铵(TMAH).当电流密度为15 mA/cm2时,镍网电极工作8 h,产率达74%,电解槽工作电压为3.4 V.     

离子交换膜及其在水处理中的应用

离子交换膜是离子交换树脂成膜状形成的。该文介绍了离子交换膜的组成和分类,叙述了离子交换膜用于水处理中的电渗析、扩散渗析和Donnan（唐南）渗析过程,同时详细概述了这3种渗析过程的常见应用方面。电渗析过程需要有直流电场,而扩散渗析和Donnan渗析过程不需要有直流电场。电渗析过程常用于分离、浓缩溶液以及浓缩制盐,扩散渗析过程常用于酸和碱的回收,Donnan渗析过程用于水溶性污染物离子的分离去除,以及水中微量重金属浓度的检测分析。     

手性选择性阴离子交换膜的制备及性能

为得到较高通量的手性选择性阴离子交换膜,将β环糊精作为手性选择剂添加在膜相中,制得具有手性选择性的阴离子交换膜。将其用于拆分DL-对羟基苯甘氨酸外消旋混合物的电渗析过程。在碱性条件下L-对羟基苯甘氨酸优先通过手性阴膜,分离因子达1.25,通量达到60.4 g.m-2.h-1,验证了预期的拆分效果。使用普通阴膜,并在电渗析实验中对比了在料液中添加β环糊精以及不添加β环糊精的分离性能,β环糊精添加在料液中有明显的拆分效果,不添加β环糊精的普通电渗析几乎没有拆分效果。结果进一步验证了手性选择性来源于手性膜的β环糊精。     

叠氮—炔烃点击化学合成含季铵化长烷基侧链的聚苯醚

碱性阴离子交换膜(AAEM)作为碱性阴离子交换膜燃料电池的核心部件,能阻隔阴阳两极气体和传导氢氧根离子,对电池性能起关键作用。为发展简单、高效的方法用于制备侧链型AAEM材料,提出利用叠氮—炔烃点击化学合成新型AAEM材料。首先以商业化的聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)为原料,经溴化、叠氮化反应,制得具有不同叠氮化度的叠氮化聚苯醚(APPO-x)。以商业化的1,5-二溴戊烷、丙炔醇和三甲胺为初始原料,经亲核取代反应、季铵化反应,制得含端炔基的季铵化长烷基侧链前体(TMPAB)。最后通过APPO-x与TMPAB间的点击化学反应,制得具有不同季铵化程度的含季铵化长烷基侧链的聚苯醚(LQ-PPO-x)。~1H NMR和FT-TR分析确认了季铵化侧链前体、聚合物的结构。热重分析表明,所得聚合物LQPPO-x具有良好的热稳定性。     

金属有机络合物共混二苯酮型聚酰亚胺气体分离膜材料的研究

在二苯酮型聚酰亚胺中混入过渡金属有机络合物添加剂,制备出了新型气体分离膜材料,并研究了添加剂对聚酰亚胺膜结构和各项性能的影响。结果表明,添加剂的加入不影响膜材料的机械性能、耐热性能和耐溶剂性能,但增大了聚合物分子链的间距和自由体积,并使气体的透过速率得以提高而气体的透气选择性变化不大。这说明添加过渡金属络合物是改进气体分离膜性能的有效手段。     

离子强度对牛磺酸离子交换平衡的影响

采用静态吸附法研究离子强度对牛磺酸/OH-体系在阴离子树脂D290上离子交换平衡的影响,测定了不同离子强度下牛磺酸在碱式阴离子交换树脂上的交换平衡等温线.研究结果表明:(1)随着溶液离子强度的升高,阴离子树脂对牛磺酸的平衡交换吸附容量逐渐降低,牛磺酸在树脂上的分配系数λTau逐渐下降;(2)随着溶液离子强度增大,达到平衡时液相的pH值升高,溶液中牛磺酸阴离子Tau±含量迅速增加,而牛磺酸两性离子Tau±含量迅速降低;(3)在一定的牛磺酸浓度范围内,溶液离子强度增大,有利于提高离子交换树脂对牛磺酸的选择性.     

金属有机络合物共混二苯酮型聚酰亚胺气体分离膜材料的研究

在二苯酮型聚酰亚胺中混入过渡金属有机络络合物添加剂，制备出了新型气体分离膜材料，并研究了添加剂对聚酰胺膜结构和各项性能的影响。结果表明，添加剂的加入不影响膜材料的机械性能、耐热性能和耐溶剂性能，但增大了聚合物分子链的间距和自由体积，并使气体的透过速率得以提高而气体的透气选择性变化不大。这说明添加过渡金属络合物是改进气体分离膜性能的有效手段。     

热交联的离子簇型阴离子交换膜的制备与性能

通过聚芳醚砜的改性和功能化,制备了一系列不同交联程度的离子簇型阴离子交换膜(cQPSF-bisQAxTAPy),通过¹H NMR和FT-IR确定了聚合物的结构.结果表明：cQPSF-bisQAx-TAPy具有较好的成膜性和明显的微相分离结构,其凝胶分数在50.8%～68.5%范围,离子交换容量(IEC)值可达到2.07～2.35 mmol·g^-1.在80℃下,吸水率(WU)、溶胀率(SR)和离子传导率(σ)分别为83.0%～192.6%、20.3%～58.8%和112.7～173.7 mS·cm^-1.cQPSF-bisQAxTAPy的初始分解温度约为180℃,拉伸强度为9.79～20.11 MPa,断裂伸长率为11.1%～20.3%,在60℃的1 mol·L^-1NaOH溶液中浸泡7 d后,σ可以保持初始的90.3%～93.2%.cQPSF-bisQAx-TAPy具有较高的离子传导率的同时,还表现出良好的尺寸稳定性、碱性稳定性、机械性能和热性能.     

聚环氧离子液体型聚氨酯膜渗透汽化分离丁醇水溶液的研究

将离子液体聚合物复合膜用于渗透汽化分离,在提高基膜的分离选择性的同时,解决支撑液膜中离子液体存在易流失的问题.首先通过聚环氧氯丙烷(PECH)与甲基咪唑的季铵化反应,合成端羟基聚(1-甲基咪唑-3)甲基乙氧基氟磷酸盐(PEIL1)与端羟基聚(1-甲基咪唑-3)甲基乙氧基(三氟甲基磺酰胺)盐(PEIL2)两种离子液体,接着用端羟基聚丁二烯(HTPB)与合成的离子液体预聚体反应,4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)扩链剂扩链,制备聚环氧离子液体型聚氨酯复合膜PEIL1-PU与PEIL2-PU.此外,系统研究了复合膜对丁醇水溶液的分离性能以及长时间分离的稳定性.实验表明,两种复合膜的渗透通量较普通聚氨酯膜略有下降,但分离因子升高,并且在长时间的分离实验中保持良好的稳定性.     

燃料电池关键材料与进展

 离子交换膜是燃料电池的重要部件,肩负着在电池内部传递离子,形成完整电池回路的作用。按照传导离子的种类,可以将其分为阳离子交换膜和阴离子交换膜,分别应用于质子交换膜燃料电池和碱性阴离子交换膜燃料电池中。本文阐述了这2 类电池的研究进展和应用,提出了存在的主要问题,并着重介绍了常见阴离子交换膜及其合成方法和降解机理,对研究前景提出展望。     

基于含苯并噻二唑单元聚对苯撑乙炔的汞离子多模式化学传感器的研究

设计并合成了一种新型的主链含有苯并噻二唑单元的聚对苯撑乙炔共轭聚合物,在可见光下聚合物的氯仿溶液呈现出黄橙色,并且在紫外灯照射下发射出较强的黄光.通过吸收光谱、荧光光谱以及荧光寿命,对这种聚合物的汞离子传感性能做了详细研究,实现了对汞离子的比色、荧光和寿命的多模式检测,同时通过选择性及抗干扰实验,证明这种汞离子传感器具有高的选择性及抗干扰性能.这一共轭聚合物对汞离子的检测机理是通过汞离子与聚合物链中硫原子选择性络合而导致聚合物主链之间的聚集,进而导致聚合物的光物理性质发生变化.     

氧化多壁碳纳米管对PVA-CS-O-MWNTs/PAN渗透汽化膜性能的影响

在涂膜液聚乙烯醇(PVA)-壳聚糖(CS)混合物中加入无机相氧化多壁碳纳米管(O-MWNTs),使用浸渍法涂膜的方式制备PVA-CS-O-MWNTs/PAN中空纤维膜(PAN为聚丙烯腈),应用于渗透汽化分离甲醇(Me OH)/碳酸二甲酯(DMC)混合物.考察了O-MWNTs含量、热处理温度、料液温度对渗透汽化性能的影响.结果表明,加入氧化多壁碳纳米管可以提高PVA-CS/PAN膜的渗透通量、亲水性和机械性能.较佳的工艺条件为:O-MWNTs质量分数为0.1%,热处理温度为80℃,料液温度为40℃,Me OH的质量分数为70%.在此实验条件下,PVA-CS-O-MWNTs/PAN膜的渗透汽化性能达到最佳,渗透通量为210 g·m-2·h-1,甲醇选择性为7.82.     

磁性阴离子变换树脂的化学转化制备及其特性研究

利用化学转化法成功地制备了磁性阴离子交换树脂,对影响所制备树脂质量磁化率的几个主要因素进行了探讨,确定了最适制备条件,并对这类磁性树脂的结构和性能进行了研究,结果表明,化学转化法制成的磁性阴离子交换树脂磁性强,对碱液相当稳定,且树脂的交换容量基本不受磁化过程的影响。