隨著人民對(duì)生活品質(zhì)的不斷追求,日益嚴(yán)重的環(huán)境問題也備受社會(huì)關(guān)注。尤其是濕法冶金、電鍍、造紙、印染等傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)生的大量廢水,酸/堿性大、鹽濃度高,直接排放不僅會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人們的生命健康產(chǎn)生巨大威脅,也會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。目前,在眾多的處理方法中,以離子交換膜為基礎(chǔ)的擴(kuò)散滲析（DD）,由于節(jié)能環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn),已逐漸發(fā)展成為當(dāng)前最具潛力的酸堿回收技術(shù)之一。然而,由于高通量、高選擇性與穩(wěn)定性擴(kuò)散滲析離子交換膜的缺乏,DD的發(fā)展和應(yīng)用受到了極大的限制。因此,開發(fā)制備出高性能的擴(kuò)散滲析膜顯得尤為重要。與傳統(tǒng)擴(kuò)散滲析膜制備中抑制金屬離子（或酸根離子）傳遞的思路不同,本文從降低DD過程中H+/OH-傳質(zhì)阻力的角度進(jìn)行立意,通過引入親水輔助基團(tuán),調(diào)整聚合物的微相分離,以及相應(yīng)的交聯(lián)策略,制備了一系列具有離子傳輸通道的高性能DD離子交換膜,并詳細(xì)地探究了輔助傳質(zhì)基團(tuán)、離子傳輸通道等與DD性能之間的構(gòu)效關(guān)系,以期實(shí)現(xiàn)在較低IEC的情況下DD通量、選擇性和穩(wěn)定性的同步提高,進(jìn)而解決目前擴(kuò)散滲析膜制備過程中遇到的關(guān)鍵問題。具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）首先,本文提出了一種自催化原位交聯(lián)... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：103 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１擴(kuò)散滲析酸回收三相膜理論模型示意圖Ｍ??與上不同，三相膜理論則認(rèn)為膜可以分為三相，即疏水的聚合物主鏈相、活??性區(qū)相（離子交換基團(tuán)及與之對(duì)應(yīng)的反離子）以及他們中間的間隙區(qū)相，如圖１．１??

?第一章緒論???ＣＥＭ??二??＾?Ｉ?ｖｄ）???＾―??＾??＿??ＮａＯＨ＋Ｎａ２ＷＯ，料液?ＮａＯＨ回收液??ＣＥＭ：陽(yáng)離子交換脫??圖丨．２陽(yáng)離子交換膜ＤＤ堿回收過程原理圖（以ＮａＯＨ＋Ｎａ２Ｗ〇４體系為例）??圖丨．２是陽(yáng)離子交換膜ＤＤ堿回收過程原理圖（以ＮａＯＨ＋?Ｎａ２＼Ｖ０４體系為??例），陽(yáng)膜兩側(cè)分別為Ｎａ０Ｈ＋Ｎａ２Ｗ０４料液和純水。在以濃度差為驅(qū)動(dòng)力的情況??下，根據(jù)ｈｏｐｐｉｎｇ機(jī)制和離子交換膜的特異選擇性，Ｎａ＋會(huì)優(yōu)先通過陽(yáng)離子交換??膜到達(dá)回收液側(cè)，而０Ｈ？和Ｗ０４２？由于電荷排斥效應(yīng)而無法通過；根據(jù)ｄｒａｇｇｉｎｇ??機(jī)制，由于溶液需要保持電中性的緣故，荷電和水合半徑較�。希�？的會(huì)伴隨著鈉??離子快速遷移到純水側(cè)，而Ｗ０４２？由于其本身荷電量高、水合半徑大的原因，擴(kuò)??散速率較慢，且承受來自膜基體更高的靜電排斥和孔徑篩分效應(yīng)而很難通過，從??而實(shí)現(xiàn)了堿和鹽的分離回收［４４］。??ＡＥＭ??ｍ?ｔ?＾??ｍ?＋??ｓ．?一＾一＂??藝—，？－？馨??ｍ?＋??ＨＣｌ＋ＦｅＣｌ２料液?ＨＣＩ回收液??ＡＥＭ：陽(yáng)離ｆ？交換膜??圖１．３陰離子交換膜ＤＤ酸回收過程示意圖（以ＨＣ丨＋ＦｅＣ丨２體系為例）??圖１．３為陰離子交換膜ＤＤ酸回收過程原理圖（以ＨＣｌ＋ＦｅＣｈ體系為例）。??６??

程類似，根據(jù)ｈｏｐｐｉｎｇ機(jī)制，氯離子在陰離子交換膜的??靜電吸引下會(huì)優(yōu)先快速通過，而Ｈ＋和Ｆｅ２＋由于靜電排斥的原因則無法透過膜。??同時(shí)，由于溶液電中性的需要，根據(jù)ｄｒａｇｇｉｎｇ機(jī)制，Ｈ＋會(huì)伴隨氯離子向水側(cè)遷??移，而Ｆｅ２＋由于水合半徑大、荷電量高，在擴(kuò)散過程中會(huì)受到來自膜基體更大的??電荷排斥與孔徑篩分效應(yīng)而很難通過，從而實(shí)現(xiàn)酸和鹽的分離和回收｜４５］。??１．２．３擴(kuò)散滲析的發(fā)展趨勢(shì)??自上世紀(jì)中期世界上首臺(tái)擴(kuò)散滲析裝置問世以來，ＤＤ的發(fā)展與應(yīng)用便呈現(xiàn)??出蓬勃之勢(shì)。從圖１．４中文獻(xiàn)的發(fā)表情況可以看出：自１９６０年以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)??者關(guān)于擴(kuò)散滲析技術(shù)的研宄呈現(xiàn)出逐年遞增之勢(shì)，尤其是近些年來，隨著環(huán)境污??染和能源形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，能耗低、無污染的擴(kuò)散滲析技術(shù)更是備受關(guān)注。近２０??年公開發(fā)表的研宄論文數(shù)量幾乎與之前總和相當(dāng)，尤其是陰離子交換膜擴(kuò)散滲析??技術(shù)發(fā)展最為迅速，并實(shí)現(xiàn)了一定的工業(yè)化應(yīng)用［３７，４６］，這主要得益于陰離子交換??膜的快速發(fā)展與制備工藝的不斷優(yōu)化。相比而言，關(guān)于陽(yáng)離子交換膜擴(kuò)散滲析的??研宄報(bào)道卻很少，這主要是由于高性能擴(kuò)散滲析陽(yáng)離子交換膜的欠缺所導(dǎo)致的。??由于ＯＨ？相對(duì)Ｈ＋具有較大水合半徑，遷移速率較慢，這就要求制備的陽(yáng)離子交??換膜應(yīng)具備較高的０Ｈ？擴(kuò)散系數(shù)。同時(shí)，強(qiáng)堿性的環(huán)境又使得膜必須具備較高的??耐堿性能才能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，然而目前大多數(shù)商用或待開發(fā)陽(yáng)離子交換膜??均以高分子材料為基體，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行會(huì)使其穩(wěn)定性和選擇性面臨巨大挑戰(zhàn)［４７］，??這也是目前制約堿式擴(kuò)散滲析發(fā)展的關(guān)鍵因素。??１４００?－?ｊ??丨’?．．．Ｍ?ｄｉｆｆｕｓｉｏ門?ｄｉａｌｙｓｉｓ?ｐ？?

【參考文獻(xiàn)】：
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