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含哌啶阳离子侧长链型一/二价阴离子选择性分离膜的制备

2022-09-13杨宏欣李兴亚葛亮徐铜文

化工学报 2022年8期

杨宏欣,李兴亚,葛亮,2,徐铜文

(1 中国科学技术大学化学与材料科学学院,安徽 合肥 230026; 2 中国科学技术大学先进技术研究院,安徽 合肥 230031)

引 言

电渗析(ED)是一种以电位梯度差异为离子迁移的动力进而通过不同离子在膜内部传输能力的不同来实现离子选择性分离的膜分离技术,在海水淡化、废水处理、酸碱回收等领域发挥着重要作用[1-2]。而离子交换膜作为ED 过程中的核心部件,其性能的高低直接决定了离子分离过程能否高效运行。因此离子交换膜需要更高的性能来匹配日益复杂的应用场景。例如,如何使用阴离子选择性分离膜从二价阴离子和中选择性分离出一价阴离子(如Cl-和OH-),已是现代水回收和碱回收领域亟需解决的问题[3-4]。

一/二价阴离子选择性分离膜允许单价阴离子通过,与此同时阻碍多价阴离子的运输。两者之间的选择性受多种因素控制,包括水合离子半径、离子交换平衡常数、离子迁移率和静电排斥力的差异[5]。研究人员致力于选用不同的策略来对多种离子选择性分离膜进行进一步的改性,以满足不同离子分离技术的要求。其中膜的致密性是实现离子筛分的基础条件。为此,离子交换膜的表面改性已被证实是一种增加致密性的有效方法[6],改性的方法包括表面层的高度交联改性[4]、表面层的相反电荷装配[7]、层层自组装[8]等。这些改性后的膜具有更强的静电排斥力和更致密的结构,使膜的离子选择性增加。然而,这些改性过程也会不可避免地导致制备过程变得更加烦琐,而且过于致密的结构会导致膜具有很高的面电阻,不利于后续膜的产业化开发。……

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