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双极膜技术在绿色环保新工艺中的应用

作　者: 肖艳春
导　师: 陈震；陈日耀
学　校: 福建师范大学
专　业: 环境工程
关键词: 双极膜二茂铁磷酸化乙酰基二茂铁一、二价离子的分离 2，3，5，6-四氯吡啶
分类号: X13
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

以磷酸化海藻酸钠(SA)为阳膜层,以乙酰基二茂铁为交联剂改性壳聚糖(CS)为阴膜层,制备了P-mSA/mCS双极膜(BPM)。测定了双极膜的红外光谱、水的接触角、电流密度、I-V工作曲线、离子交换容量、膜阻抗谱图,并以扫描电镜观察膜表面和界面层形态。二茂铁是由两个环戊二烯基阴离子和一个二价铁离子组成的夹心型化合物,有芳香性,是很好的电子传递媒体,可活化反应物及促进电子的转移速率。为了减小双极膜的阻抗,提高水解离效率,以二茂铁作为交联剂将海藻酸钠阳膜改性为不溶性的高分子膜；磷酸根具有良好的亲水性能,以磷酸化试剂改性海藻酸钠,磷酸根和海藻酸钠中的羧基形成盐基,使其界面更亲水,降低了膜阻抗及电解槽的工作电压。我国的盐湖卤水中蕴藏有丰富的锂资源,主要分布于西藏和青海两省。从盐湖卤水中提锂的主要方法有：沉淀法、离子交换吸附法、溶剂萃取法、煅烧浸取法、盐析法、碳化法和选择性半透膜法。用改性后的P-mSA/mCS双极膜处理盐湖卤水,当压力差为0.3 Mpa时,一价阳离子的截留率小于22%,二价阳离子的截留率高于95%,研究结果表明压力差对二价离子截留率的影响不大。2,3,5,6-四氯吡啶是一种重要的医药和农药中间体,是一种较好的杀真菌剂,它对奥里斯葡萄球菌、稻瘟菌非常有效；同时它还是一种较好的除草剂,对猪草、狐尾草等有特效。这类化合物目前主要的合成方法是用金属离子在酸性条件下还原五氯吡啶,其缺点是成本高、反应速率慢、选择性低、废物处理困难。近年来随着环保要求的提高,绿色合成已逐步取代了污染严重的化工工艺,氯代有机化合物的脱氯反应是一种非常重要的反应类型,在有机合成和环境治理中有着广泛的应用,人们已提出了许多行之有效的脱氯方法。以化学镀方法将金属锌和镍的合金镀在阳离子交换膜层的表面上,以减少阴极液的IR降。将自制的Zn/Ni-mSA/mCS双极膜作为电解槽的隔膜,五氯吡啶在锌、镍镀层上直接得电子还原为2,3,5,6-四氯吡啶。常温下电解,电流密度30mA.cm-2,电解时间为40min,电流效率为70.1%,产率为96%。

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-6
中文文摘  6-8
目录  8-11
绪论  11-31
  0.1 纳滤膜研究进展  11-15
    0.1.1 纳滤膜的分类  11
    0.1.2 纳滤膜分离机理  11-12
    0.1.3 纳滤膜分离机理模型  12-13
    0.1.4 纳滤膜的应用现状  13-15
  0.2 国内外反渗透膜的研究概述  15-18
    0.2.1 反渗透膜分离机理和特点  15-16
    0.2.2 反渗透膜的种类  16
    0.2.3 反渗透膜的制备  16
    0.2.4 反渗透膜性能的影响因素  16-17
    0.2.5 反渗透膜的应用  17-18
  0.3 极膜的概述  18-25
    0.3.1 双极膜水解离机理  19-20
    0.3.2 双极膜性能改善  20-21
    0.3.3 双极膜的应用  21-25
  0.4 化学镀  25-27
  0.5 有机电合成  27-29
    0.5.1 有机电合成的新发展  28-29
  0.6 本研究主题简介及其意义  29-31
第一章磷酸化mSA/mCS双极膜的制备与表征  31-41
  1.1 前言  31
  1.2 实验部分  31-34
    1.2.1 药品和仪器  31-32
    1.2.2 mSA/mCS双极膜的制备  32
    1.2.3 极膜表征  32-34
  1.3 结果与讨论  34-39
    1.3.1 极膜的红外光谱分析  34-35
    1.3.2 mSA/mCS双极膜的表面形貌观察  35
    1.3.3 胶体电荷密度和离子交换能力的测定  35-36
    1.3.4 电解槽阳极室中[H~+]的变化  36
    1.3.5 极膜的阻抗行为  36-38
    1.3.6 极膜的机械强度和热稳定性  38-39
  1.4 结论  39-41
第二章 P-mSA/mCS双极膜的制备及其在一价、二价离子分离中的应用  41-51
  2.1 前言  41-42
  2.2 实验部分  42
    2.2.1 实验药品及仪器  42
    2.2.2 极膜的制备及表征  42
  2.3 结果与讨论  42-50
    2.3.1 极膜的亲水性能分析  42-44
    2.3.2 极膜的交流阻抗  44-45
    2.3.3 膜的溶胀性测定  45-46
    2.3.4 P-mSA/mCS双极膜在一价、二价离子分离中的应用  46-50
  2.4 结论  50-51
第三章 P-mSA/mCS BPM的制备及其在电合成2,3,5,6-四氯吡啶中的应用  51-59
  3.1 前言  51
  3.2 实验部分  51-53
    3.2.1 药品和仪器  51
    3.2.2 P-mSA/mCS双极膜的制备及表征  51-52
    3.2.3 极膜上超声波化学镀锌和镍  52
    3.2.4 双极膜的形貌表征  52
    3.2.5 Zn/Ni-mSA/mCS BPM电还原制备2,3,5,6-四氯吡啶  52-53
  3.3 结果与讨论  53-58
    3.3.1 Zn/Ni-mSA/mCS膜的表面形貌观察  53-54
    3.3.2 I-V工作曲线的测定  54-55
    3.3.3 2,3,5,6-四氯吡啶FTIR测试结果  55-56
    3.3.4 电合成2,3,5,6-四氯吡啶  56-58
  3.4 结论  58-59
第四章结论  59-61
参考文献  61-67
致谢  67-69
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  69-71
个人简历  71

双极膜技术在绿色环保新工艺中的应用

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