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SBS双极膜的制备及在有机电合成中的应用

作 者: 陈文坚
导 师: 黄雪红
学 校: 福建师范大学
专 业: 有机化学
关键词: SBS双极膜 钨酸盐/过钨酸盐体系 红曲黄色素 二甘醛 乳糖酸
分类号: O631.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 22次
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内容摘要


以SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)作为基材,对其进行接枝改性制备双极膜。在SBS分子链中接枝引入丙烯酸(AA)和苯乙烯磺酸钠(StSO3Na),制备了SBS-g-(AA/StSO3Na),作为阳离子交换膜;接枝引入N,N-二甲胺基丙烯酸乙脂(DMAEMA)制备了SBS-g-DMAEMA,作为阴离子交换膜;以流延法制备SBS双极膜,对SBS-g-(AA/StSO3Na)阳膜、SBS-g-DMAEMA阴膜进行红外、热重、电镜扫描等分析。利用钨酸盐/过钨酸盐体系作为反应媒介,采用阴极间接电氧化的方法制备红曲黄色素。以SBS-g-(AA/StSO3Na)/SBS-g-DMAEMA双极膜作为电解槽隔膜,电解过程中双极膜中间层解离水生成的H+透过阳离子交换膜进入阴极室,提供反应所需要的酸性介质环境,提高了产率。以100mL 10%硫酸溶液为阳极液,100mL 0.5g/L红曲红、钨酸钠含量15mmol/L的丙酮-水溶液为阴极液,阴极通氧气速率为65cm3/min,控制电流密度在5.78 mA/cm2,电解2h,平均电流效率较高,可达72.39%。通过对铸铁电极在不同介质环境中的循环伏安扫描,初步明确高铁酸盐生成的必要条件:氢氧化钠浓度浓度大于14 mol/L;同样将SBS-g-(AA/StSO3Na)/ SBS-g-DMAEMA双极膜应用于二甘醛的制备。以3×5cm2铸铁作为阳极电极,石墨碳棒作为阴极电极,100mL0.4mol/L二甘醇、15mol/LNaOH混合溶液为阳极电解液,100mL10%硫酸钠溶液为阴极电解液,在25℃,电流密度5.89 mA/cm2下电解1h,二甘醇转化率可达68.24%,最高电流效率接近40%。以SBS-g-(AA/StSO3Na)/SBS-g-DMAEMA双极膜作为电解槽的隔膜,0.15 mol/L乳糖,0.3 mol/LKBr混合溶液为阳极电解液,100mL10%硫酸钠溶液为阴极电解液,控制电流密度35mA/cm2,电解3h,可得到较理想的电流效率和产率,阳极平均电流效率可达42.11%,乳糖酸产率可达47.39%,槽电压保持恒定;SBS-g-(AA/StSO3Na)/SBS-g-DMAEMA双极膜作为电解槽两极室的隔膜,双极膜中间层水电解产生的OH不断补充阳极室消耗的OH,相对于传统无膜电化学方法产率更高。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-5
中文文摘  5-7
目录  7-10
绪论  10-26
  0.1 有机电合成概述  10-18
    0.1.1 有机电合成技术的发展  10-11
    0.1.2 有机电合成的基本原理  11-12
    0.1.3 有机电合成技术的特点  12-13
    0.1.4 有机电合成的分类  13-17
    0.1.5 有机电合成的新发展  17-18
  0.2 双极膜概述  18-23
    0.2.1 双极膜工作原理  18-20
    0.2.2 双极膜的发展及现状  20-21
    0.2.3 双极膜的应用现状  21-23
  0.3 本论文研究的主题简介和意义  23-26
第一章 SBS-g-(AA/StSO_3Na)/SBS-g-DMAEMA双极膜的制备与性能测试  26-36
  1.1 前言  26
  1.2 实验部分  26-29
    1.2.1 试剂与仪器  26-27
    1.2.2 SBS-g-(AA/StSO3Na)共聚物的合成  27
    1.2.3 SBS-g-DMAEM共聚物的合成  27-28
    1.2.4 SBS BPM双极膜的制备  28
    1.2.5 SBS接枝膜的性能测定  28-29
  1.3 结果与讨论  29-34
    1.3.1 SBS接枝膜的IR光谱测试分析  29-31
    1.3.2 SBS双极膜的电镜扫描  31
    1.3.3 SBS双极膜热重分析  31-32
    1.3.4 SBS接枝膜的含水率和离子交换容量  32-33
    1.3.5 SBS双极膜的交流阻抗测试  33-34
  1.4 本章小结  34-36
第二章 SBS-g-(AA/StS03Na)/SBS-g-DMAEMA双极膜在合成红曲黄色素中的应用  36-48
  2.1 前言  36
  2.2 实验部分  36-40
    2.2.1 实验试剂和仪器  36-37
    2.2.2 阴极电还原氧气生成过氧化氢  37
    2.2.3 阴极间接电氧化合成红曲黄色素  37-38
    2.2.4 红曲黄色素的测定  38-40
  2.3 结果与讨论  40-46
    2.3.1 阴极电还原氧气正交试验  40-41
    2.3.2 pH值对阴极间接电氧化红曲红电流效率的影响  41-42
    2.3.3 钨酸钠浓度对阴极间接电氧化红曲红电流效率的影响  42-44
    2.3.4 电流密度、电解时间对阴极间接电氧化红曲红电流效率的影响  44
    2.3.5 产物的表征  44-46
  2.4 本章小结  46-48
第三章 高铁酸盐阳极间接电氧化二甘醇的研究  48-56
  3.1 前言  48-49
  3.2 实验部分  49-50
    3.2.1 实验试剂和仪器  49
    3.2.2 铸铁电极循环伏安扫描  49
    3.2.3 阳极间接电氧化制备二甘醛  49
    3.2.4 二甘醛含量的测定  49-50
  3.3 结果与讨论  50-55
    3.3.1 铸铁电极的循环伏安曲线  50-51
    3.3.2 二甘醛紫外可见光谱  51-52
    3.3.3 阳极二甘醛产率影响因素  52-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章 SBS双极膜在制备乳糖酸中的应用  56-62
  4.1 前言  56
  4.2 实验部分  56-58
    4.2.1 试剂与仪器  56-57
    4.2.2 实验原理  57
    4.2.3 乳糖酸的检测方法  57-58
  4.3 结果与讨论  58-61
    4.3.1 电极材料的选择  58
    4.3.2 电流密度对电流效率的影响  58
    4.3.3 电解时间对电流效率的影响  58-60
    4.3.4 KBr浓度对电流效率的影响  60
    4.3.5 平行实验  60-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章 结论  62-64
参考文献  64-72
第1章 攻读学位期间的主要科研成果  72-74
第2章 致谢  74-76
第3章 个人简历  76

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学(高聚物) > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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