双极膜法生产葡萄糖酸的规模化研究

传统催化氧化法生产葡萄糖酸技术中的酸化过程耗煤耗电,存在三废污染;而采用双极膜法从催化氧化法葡萄糖酸钠料液制备葡萄糖酸,可在生产成本、环境保护、产品质量等方面改善现有的葡萄糖酸生产工艺．实验以产品纯度和成本为评价标准,对双极膜电渗析的组合形式（二隔室,三隔室）和单极膜材料（进口阳膜,国产阴膜Ⅱ,国产阴膜Ⅰ,国产阳膜Ⅰ）进行筛选,获得以下最佳试验成果：采用BP-C-A三隔室电渗析（国产阴膜Ⅰ＋双膜合一国产阳膜Ⅰ、10单元）预设10 A进行恒流操作,葡萄糖酸钠转化率达98．69／6;电流效率为71．5％,能耗为1．03kWh／kg酸,成本为2．81元／kg酸．相关技术将填补国内双极膜法规模化生产有机酸的空白．     

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.     

三聚氰胺改性阴膜层增强双极膜水解离性能的研究

分别以三聚氰胺和戊二醛改性壳聚糖,三价铬离子改性羧甲基纤维素钠(CMC)制备了mCMC/Mel-CS双极膜.阴膜层经三聚氰胺改性后,离子交换容量增大、膜的交流阻抗降低.J-E工作曲线的测试结果表明,以该双极膜装配的电解槽工作电压较低.在40mA·cm-2的工作电流密度下,电解槽工作电压低于4.3 V.     

静电纺丝法制备PAN-CuTsPc纳米纤维改性CMC-PVA/CS-PVA双极膜

分别用Fe3+和戊二醛作为交联剂对羧甲基纤维素钠(CMC)-聚乙烯醇(PVA)阳膜层和壳聚糖(CS)-聚乙烯醇阴膜层进行改性,在中间界面层引入以静电纺丝技术制备的聚丙烯腈(PAN)-四磺酸基铜酞菁(CuTsPc)纳米纤维纺丝,制备了CMC-PVA/PAN-CuTsPc/CS-PVA双极膜(BPM).并用扫描电镜、接触角测定仪,电流密度-槽电压关系曲线、交流阻抗谱等对制备的双极膜进行了表征.结果表明,CMC-PVA阳膜用PAN-CuTsPc纳米纤维纺丝改性后,表面亲水性增强,中间界面层水解离效率提高,致使双极膜的膜阻抗和IR降显著降低.CMC-PVA/PAN-CuTsPc/CS-PVA(w(CuTsPc):3.0%)双极膜在90 mA·cm-2电流密度时的电阻压降(即膜IR降)仅为0.9 V.     

双极膜电渗析法综合处理发酵液中的有机酸盐

在前期普通电渗析脱盐实验的基础上,探索了双极膜电渗析法综合处理1,3-丙二醇(PDO)发酵液中有机酸盐的可行性,研究了双极膜电渗析过程中部分操作参数,例如电流密度,溶液流速和酸碱室初始浓度对过程指标的影响,并探讨了PDO损失的原因。结果表明:发酵液中的有机酸盐可用双极膜电渗析有效脱除,同时回收到90%以上的酸和碱,电流效率在50%~70%范围内,分离回收每摩尔盐的平均能耗约135W h左右。     

双核金属酞菁衍生物改性双极膜的制备与表征

将双核金属酞菁衍生物添加到羧甲基纤维素阳膜层制备改性的羧甲基纤维素/壳聚糖双极膜(CMC/CS BPM),用扫描电子显微镜(SEM),电子万能试验机等对其进行了表征。结果表明改性后膜的离子交换容量和双极膜的机械性能得到提高,双极膜的溶胀度下降.此外,具有不同中心金属离子的双核金属酞菁衍生物较具相同中心金属离子的双核酞菁衍生物有更强催化中间界面层水解离能力.当电流密度为60 mA.cm-2时,FeCoPc2(COOH)12改性的双极膜槽电压只有5.3 V.     

双核金属酞菁衍生物改性双极膜的制备与表征

将双核金属酞菁衍生物添加到羧甲基纤维素阳膜层制备改性的羧甲基纤维素/壳聚糖双极膜(CMC/CS BPM),用扫描电子显微镜(SEM),电子万能试验机等对其进行了表征.结果表明改性后膜的离子交换容量和双极膜的机械性能得到提高,双极膜的溶胀度下降.此外,具有不同中心金属离子的双核金属酞菁衍生物较具相同中心金属离子的双核酞菁衍生物有更强催化中间界面层水解离能力.当电流密度为60 mA·cm-2时,FeCoPc2 (COOH)12改性的双极膜槽电压只有5.3V.     

改性海藻酸钠-壳聚糖双极膜的性能及其在电合成乙醛酸中的应用

分别用戊二醛和二价锡离子改性壳聚糖和海藻酸钠,制备改性海藻酸钠-壳聚糖双极膜.用扫描电镜观察膜的形貌,IR分析表明该聚合物膜两边分别含有-NRH2 、-COO-官能团.该膜溶胀率较小,并能稳定存在于酸碱溶液中.将该膜应用于电合成乙醛酸体系,在电场的作用下,双极膜中水解离产生的H 传输入阴极室中,及时地补充了电生成乙醛酸时消耗的H .     

不同金属离子改性CMC-PVA/CS-PVA双极膜的研究

分别用Fe3+、Cr3+和Ca2+对羧甲基纤维素钠(CMC)-聚乙烯醇(PVA)阳膜层进行改性,制备了Me-CMC-PVA/CS-PVA双极膜(双极膜简记为BPM,CS为壳聚糖,Me=Fe3+,Cr3+或Ca2+).研究表明,Fe-CMC-PVA阳膜亲水性强于以Cr3+或Ca2+改性的CMC-PVA阳膜,相应地,Fe-CMC-PVA/CS-PVABPM中间界面层水解离能力也较强,膜IR降和槽电压也较低.此外,Fe-CMC-PVA/CS-PVA BPM的机械性能、热稳定性也较好,其在水和酸、碱溶液中的溶胀度也较低,有效地提高了双极膜的性能.     

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。     

双极性膜电渗析技术在氨基乙酸制备中的应用研究

通过双极性膜电渗析技术,把一乙醇胺脱氢氧化生产氨基乙酸过程中产生的氨基乙酸钠盐转化为氨基乙酸和氢氧化钠.系统研究了制备过程中的电流效率、转化率、能耗、收率及溶液浓度等技术指标.实验结果表明,氨基乙酸钠的转化率达98%,氨基乙酸钠溶液转化的总收率达89%,平均电流效率达72%,平均耗电低于1.0 kW.h/kg氨基乙酸.制得的氨基乙酸产品的纯度≥99.5%.     

TiO2-蒽醌改性双极膜在光助电催化降解苯酚中的应用

以TiO2-蒽醌改性双极膜中间层,并用作电解槽隔膜降解含酚废水.通过测定降解过程中苯酚溶液的紫外-可见分光光度和高效液相色谱,研究改性双极膜对苯酚降解的影响.电镜扫描、膜阻抗测定、渗透性测定等结果表明,TiO2-蒽醌改性双极膜在提高膜性能,降低膜阻抗,减少能源消耗等方面效果良好,紫外光照射180 min,苯酚降解为CO...     

壳聚糖交联膜对Sc^3＋的电渗析作用

研制了两种离子交换膜－壳聚糖交联膜Ｉ和壳聚糖交联膜ＩＩ，研究了这两种离子交联膜对Ｓｃ＾３＋的电渗析作用，考查了槽电压，溶液酸度和溶液浓度对电渗析的影响，同时对两种壳聚糖交联膜对Ｓｃ＾３＋的电渗析作用进行了比较，得出壳聚糖交联膜ＩＩ对Ｓｃ＾３＋的电渗析效果优于壳聚糖交联膜Ｉ的结论。     

改性羧甲基纤维素膜的制备及其在氨氮废水处理中的应用

以F eC l3改性羧甲基纤维素(CM C),使得水溶性CM C膜改性为疏水性阳离子交换膜CM C-F e,该膜能稳定存在于酸碱溶液中.用扫描电镜观察其表面形态,IR分析表明改性羧甲基纤维素中的-COOH吸收峰发生了位移.将其应用于电渗析去除高浓度氨氮废水的处理中,结果表明,该膜对氨氮的选择透过性较好,能有效地去除水中氨氮,去除率可达90%.NH4 的迁移过程符合一级反应动力学.     

双极膜电解提溴吸收完成液制备HBr和NaOH

采用双极膜电渗析(BMED)技术,对以提溴吸收完成液为原料电解制备NaOH和HBr的过程进行了研究。系统考察了电流强度、原料液初始质量浓度以及酸碱浓度等对实验的影响,以及在盐室的NaBr溶液中加酸的实验效果,用来模拟以甲酸钠溶液为吸收液的提溴吸收完成液。结果表明:适当提高膜堆的直流电强度有利于产酸产碱,但是电流效率更低,能耗更高,综合考虑,实验采用的电流强度为2.5～3.0 A。当原料液NaBr的初始质量浓度为40～50 g/L以及酸碱初始浓度为0.1～0.2 mol/L时,电流效率较高,能耗较低。随着酸碱初始浓度增加,电流效率和能耗的变化变小。在NaBr原料液中加酸会抑制碱的产生,相反产酸量则会大大提高。     

胶原蛋白膜改性技术

研究了通过化学改性剂与热处理相结合的方法制备新型仿生膜的技术。通过对3种不同膜改性过程的分析，认为经戊二醛改性剂与热处理后所得的胶原膜具有耐热性强、机械强度高、通透性及生物相容性好的优点．适用于动物细胞培养中的载体要求。     

PAMPSLi-CMC/CS双极膜的制备与表征

将聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸锂)(PAMPSLi)与羧甲基纤维素钠(CMC)共混制备了PAMPSLi-羧甲基纤维素钠/壳聚糖(CS)双极膜(BPM).实验结果表明,在CMC阳膜层中添加PAMPSLi可提高其离子交换容量和氢离子渗透性能.与CMC/CS双极膜相比,PAMPSLi-CMC/CS双极膜的电阻压降(IR降)和溶胀度均降低.当PAMPSLi的添加量为4%,电流密度为105mA.cm-2时,PAMPSLi-CMC/CS双极膜的IR降为2.0V.     

双极膜电渗析提取乳酸的影响因素

针对乳酸传统生产工艺废水排放多、产品质量较差的问题,提出两室型双极膜电渗析生产工艺,探索适合工业生产的操作条件。研究结果表明:电流密度对电渗析过程影响最大,提高初始浓度和增加极室盐溶液浓度均能使能耗降低。对1.24 mol/L的乳酸钠溶液,控制电流密度为500 A/m2,流量为80 L/h,极室盐质量浓度为50 g/L时,乳酸收率93%,浓度1.42 mol/L,电流效率72.5%,能耗1.05 kW.h/kg。     

质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性涂层研究进展

用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的金属双极板,因其可加工性强、导热导电性优而受到广泛关注．作为燃料电池的重要组成部分,双极板的生产成本和性能是电堆投入实际应用、扩大应用范围的关键．金属双极板在PEMFC酸性且润湿的环境中,受到的侵蚀及其表面氧化带来的接触电阻的降低对其实际应用产生了挑战．本文简述了制备双极板表面改性涂层的方法,对比了用于极板改性的多类型涂层(金属基涂层、非晶碳涂层和氮化物涂层)在膜基结合力、界面导电性、耐腐蚀性能和疏水性等方面的差别,分析了改性涂层的腐蚀机制和影响涂层性能表现的因素,探讨了涂层在结构设计、失效机制、元素选择等方面存在的问题,讨论了降低极板成本、提高耐久性这一极板改性研究的主要趋势．      

增强金属基双极板导电和耐腐蚀性能的石墨烯基涂层的研究进展

应用于金属基双极板的石墨烯基涂层引起人们广泛的兴趣。综述了目前金属基双极板面临的问题,总结了已经报道的关于制备石墨烯基涂层的方法（化学气相沉积法、电沉积法、喷涂法、自组装方法）以及这些方法的优缺点。石墨烯优良的阻隔性能可以充当金属基双极板的钝化膜,对石墨烯进行改性或者对金属基双极板进行表面处理可以有效地改善石墨烯涂层与金属基双极板的相容性。导电聚合物可以有效地改善石墨烯涂层与金属基之相容性,并且能够填补石墨烯片层间的缝隙,提高涂层的致密度。导电聚合物能够以石墨烯为模板进行生长,降低涂层的表面粗糙度。最后提出对石墨烯改性以增强其与金属基双极板的相容性,以及发挥其与导电聚合物协同效应是未来的研究方向之一。