發(fā)布時間：2020-07-05 10:21

【摘要】：離子交換膜分離法是海水提鉀的方法之一,鉀離子篩具有與離子交換膜類似的結(jié)構(gòu)和功能,并且對K~+有獨特選擇性,將二者結(jié)合到一起,不僅能克服鉀離子篩膜易碎、不耐用的缺點,還可以提高單純的離子交換膜對K~+的選擇性。首先采用水熱合成法制備出對鉀離子具有特定記憶功能的離子篩,其對海水中鉀離子飽和交換容量高達56.96 mg/g。用硅烷偶聯(lián)劑KH-560對鉀離子篩進行表面改性。考察了偶聯(lián)劑用量和改性時間對改性效果的影響,利用XRD、SEM、FT-IR以及熱重分析等方法對改性前、后的鉀離子篩進行了表征。結(jié)果表明,KH-560可以成功地接枝到鉀離子篩的表面,接枝率達1.25%;離子篩優(yōu)化的改性條件為偶聯(lián)劑與鉀離子篩質(zhì)量比2:1,改性時間7 h。 將鉀離子篩共混于成膜性良好的聚乙烯醇基體中,再以商品陽膜為基膜,制備出雜化改性的鉀離子交換膜。實驗中主要采用雙離子膜電位法作為表征手段,測定膜在CaCl_2、KCl溶液中的膜電位,得到兩種離子的選擇透過系數(shù)T,根據(jù)T值大小確定制膜條件。實驗詳細考察分散劑種類及用量對膜形貌的影響,以及離子篩含量、聚乙烯醇(PVA)濃度、交聯(lián)劑用量和交聯(lián)時間對膜性能的影響。最佳制膜條件:分散劑選擇聚丙烯酸,其與離子篩質(zhì)量比為0.4;離子篩含量14%;PVA濃度8.96%;戊二醛含量0.1%;交聯(lián)時間10 min。 采用掃描電子顯微鏡(SEM)對膜表面和斷面進行表征,結(jié)果表明:改性后的膜表面鉀離子篩分散較均勻,部分嵌入商品膜表面孔洞,改性層基本可以將商品膜表面及孔洞覆蓋住。接觸角實驗結(jié)果表明:改性膜的親水性明顯增強,接觸角較商品膜減小了78.1°。實驗針對改性前后陽離子交換膜各種相關(guān)性能進行測試和比較。結(jié)果顯示:改性膜的離子交換容量(IEC)和平衡含水率(φw)降低,膜電阻(R)增大,這可能是因為加入的PVA不含離子交換基團,使膜內(nèi)離子交換基團含量相對減少,再者PVA不導電,從而使膜電阻增大。 對KCl/CaCl_2、KCl/MgCl_2、KCl/NaCl三組溶液分別進行電滲析實驗,實驗結(jié)果表明:商品膜對各組溶液中的K~+選擇性都不及改性膜,其中對KCl/NaCl溶液中的K~+無選擇性。改性膜對各組溶液中的K~+都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)先選擇性,分離因數(shù)最大值分別為α_( K~+/ Ca~(2+))=154.89,α_(K~+ Mg~(2+))=137.94,α_(K~+ Na~+)=5.00商品膜同一時間下分離因數(shù)的最大差值分別為:93.61,86.84和4.24。可見,較之商品陽離子交換膜,改性膜對K~+的選擇分離性能得到提高,這說明將鉀離子篩與陽離子交換膜相結(jié)合制備鉀離子交換膜是可行的,但是改性膜的性能有待進一步提高。
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P746
【圖文】：

而且不同的八元環(huán)，Na+占據(jù)的位置也可能不同。使用 X 射線衍射分析不能給出 Na+具體被哪個等價位置占有，只能說明每個等價位置上占有 Na+的概率為四分之一。目前，對于陽離子在沸石中的位置研究較多的有 FAU 類型分子篩[92-94]。如圖 1-3 所示，為陽離子在 FAU 分子篩中的位置圖示，可以看到陽離子可以占有的位置主要位于立方晶胞的對角線上，各位置分別用Ⅰ、Ⅰ/、Ⅱ、Ⅱ/Ⅱ//、Ⅲ、Ⅲ/、U 等符號表示。像這樣的分子篩，其陽離子可以被多個位置占有用 X 射線衍射方法很難確定其位置。近年來，由于固體核磁共振法和紅外光譜法的使用，陽離子在沸石中位置的研究取得了一些進展。

而且不同的八元環(huán)，Na+占據(jù)的位置也可能不同。使用 X 射線衍射分析不能給出 Na+具體被哪個等價位置占有，只能說明每個等價位置上占有 Na+的概率為四分之一。目前，對于陽離子在沸石中的位置研究較多的有 FAU 類型分子篩[92-94]。如圖 1-3 所示，為陽離子在 FAU 分子篩中的位置圖示，可以看到陽離子可以占有的位置主要位于立方晶胞的對角線上，各位置分別用Ⅰ、Ⅰ/、Ⅱ、Ⅱ/Ⅱ//、Ⅲ、Ⅲ/、U 等符號表示。像這樣的分子篩，其陽離子可以被多個位置占有用 X 射線衍射方法很難確定其位置。近年來，由于固體核磁共振法和紅外光譜法的使用，陽離子在沸石中位置的研究取得了一些進展。

【參考文獻】

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本文編號：2742474