徐铜文团队多孔有机聚合物离子膜材料研究取得新进展

据中国科大新闻网2016年8月26日讯,对碱性离子膜燃料电池的核心部件——阴离子交换膜的研究已成为国内外的热点问题,其中关键的科学问题包括如何提高阴离子交换膜的离子传导性能;如何增强其机械性能,尤其是含高密度离子交换基团的膜材料的机械性能;如何获得强碱性条件下的高稳定性.针对这些挑战,中国科大功能膜研究室与国际同行合作,

双极膜研究进展及应用展望

双极膜是一类具有特殊“三明治”结构的离子交换膜。在反向偏压下,双极膜界面层独特的水解离行为使其具有在线生成H+和OH-能力,因而在酸碱生产、资源分离回收等领域发挥着越来越重要的作用。双极膜界面层催化剂的引入可以有效降低水解离反应电阻。然而,大部分双极膜由于界面层构筑不当使其存在水解离电压过高、膜层结合力差、催化剂泄漏以及第一极限电流密度大等问题,无法实现大规模的工业化制备及应用。因此,本文立足于双极膜及技术近期研究进展,从双极膜的水解离机理出发,综述了界面层催化剂的种类、界面构筑方式及膜层的复合工艺三个方面的研究进展,深度分析了浸蘸法、涂覆法、静电组装、原位生长、层层堆叠等界面催化剂固定方式的优缺点,力求为双极膜的规模化制备提供相应的理论支撑。文中也指出了双极膜在工业化酸碱生产过程中的瓶颈问题,提出了不对称双极膜电渗析在工业化酸碱生产应用中的关键作用。最后对双极膜的电化学应用前景进行了展望,即应该努力探索双极膜在电解水制氢、二氧化碳还原、电化学合成氨、燃料电池、液流电池等能源领域的应用前景,以此来推动双极膜的发展。

海洋盐差能的“膜”届求职之旅

海洋盐差能发电是一项新兴的绿色能源,具有巨大的开发潜力。本文借用拟人化的手法,通过海洋盐差能在离子交换膜公司的求职之旅,简述了离子交换膜和反向电渗析技术,介绍海洋盐差能的利用现状以及被用于发电的原理。本文希望通过生动形象的语言加深读者对海洋盐差能的认识和理解,增强“能源安全”意识。

聚合物包覆膜在金属分离回收中的研究进展

聚合物包覆膜是在支撑液膜的基础上发展来的一种新型液膜,主要由载体、基体聚合物和增塑剂组成。聚合物包覆膜由于具有选择性高、使用寿命长、稳定性高、设计灵活和成本较低等诸多优点,在金属分离回收领域逐渐引起极大关注。本文综述了聚合物包覆膜的组成和制备方法以及近年来国内外利用不同类型的载体、增塑剂和基体聚合物制备的聚合物包覆膜在金属分离回收中的研究进展,探讨了聚合物包覆膜内载体迁移和固定点跳跃的两种传输机理,阐述了聚合物包覆膜的分离强化方法,详细介绍了聚合物包覆膜耦合电渗析强化金属离子分离过程的主要优势。最后,总结了聚合物包覆膜在金属分离回收领域的未来发展亟需解决的问题,主要包括高性能、低成本载体的研发、膜微观结构与分离机理的深入探索以及如何推进聚合物包覆膜-电渗析技术的广泛应用等,对加快聚合物包覆膜的产业化进程具有指导意义。

三嗪框架聚合物膜用于有机纳滤甲醇/正己烷分离

具备耐各种有机溶剂的微孔聚合物膜在有机纳滤领域逐渐受到重视。采用双氰基单体的超酸催化成环聚合反应,制备微孔框架聚合物薄膜(CTF-BP),该膜具备良好的力学性能,可耐受甲醇和正己烷等常见有机溶剂。CTFBP膜内大量<1.0 nm的微孔通道使膜具备良好的筛分性能,其截留分子量为550。膜内含有的三嗪结构与羟基具有较强的亲和性,使甲醇的跨膜通量[1.10 L/(m^(2)·h·bar)]显著高于黏度更低的正己烷通量[0.23 L/(m^(2)·h·bar)]。采用纳滤操作将膜用于分离含低浓度甲醇的正己烷溶液[含5%(质量)甲醇的正己烷溶液],结果显示甲醇/正己烷分离因子最高可达到1485,渗透液的总流量超过3.21 kg/(m^(2)·h)。证实CTF-BP膜有望实现高效甲醇/正己烷分离。

选择性电渗析:机遇与挑战

电渗析海水制盐、氯碱工业中的盐水精制、盐湖提锂以及冶金行业中的废酸废碱资源化,均要求实现相同电荷不同价态的离子分离,因此离子精准分离是化工生产中的重要一环。选择性电渗析是将电渗析中普通阴阳离子交换膜替换为具有一/多价分离特性的离子膜,进而实现离子的选择性分离。本文详细介绍了一/二价离子膜分离机理以及制备路线;同时也对选择性电渗析的主要膜堆结构以及工作原理进行了阐述;详细介绍了选择性电渗析目前在离子分离中的应用与机遇;指出了选择性电渗析在应用中面临着投资成本高、稳定性较差、容易发生浓差极化等挑战;最后在膜堆构造优化、多过程耦合以及工业化制膜等方面进行了展望。

面向水系有机液流电池的离子交换膜

离子交换膜是水系有机液流电池的核心部件,其对离子的快速、选择性传导是水系有机液流电池实现高能量效率、低容量衰减速率的关键.而离子的传导过程与膜内的微观结构密切相关,因此本文结合膜内离子传导通道的构筑策略分析,综述微相分离膜、自具微孔膜、微孔框架膜在水系有机液流电池中的发展;并围绕离子交换膜的离子传导性、电活性分子阻隔性、稳定性和兼容性等重要特性,探讨离子交换膜设计及优化方向,以期为水系有机液流电池专用离子交换膜的创制提供参考.

膜法浓缩明胶蛋白水溶液

在中型板式超滤 /纳滤器上 ,采用自制的荷负电膜进行了明胶蛋白水溶液的浓缩实验 ,探讨了一些因素对明胶蛋白的分离效果 ,确定了较合理的工艺参数 .实验结果表明 ,用自制的膜浓缩明胶蛋白是可行的 ,有望改进现行的明胶生产工艺 ,并建议采用下列参数 :膜的切割分子量为 5万 ,流速压差范围为 0 .0 6～ 0 .0 8MPa ,pH 8,操作压力为 0 .3MPa ,温度为 55℃ .

膜法回收钛白废液中硫酸的实验研究

本文研究了自制的均相渗析阴膜对钛白废液中废酸的回收效果，实验考察了膜的交换容量、苯环卤含量、废液中组分的相对浓度等因素对渗析过程的影响，结果表明，用自制的阴膜回收废液中的 Ｈ２ Ｓ Ｏ４ 是可行的，能实现 Ｈ２ Ｓ Ｏ４ 与其他成分如 Ｆｅ Ｓ Ｏ４、 Ｔｉ（ Ｓ Ｏ４）２ 的良好分离，其分离系数分别不低于 ２６．０ 和 ５１．０。

双极膜电渗析的组装方式及其功用

双极膜和单极膜的巧妙配合 ,可用于多种分离过程 ,如化工、生物、海洋化工等领域 ,并大大地改变了这些领域的面貌 .本文对于双极膜水解离过程相关的一系列应用中 ,电渗析器的组装方式进行了较全面的规划和论述 ,并对这些构型的优劣进行了评价 .

PPO/SiO_2碱性阴离子交换膜的制备与表征

本研究是基于聚（2，6-二甲基-1，4-苯撑氧）（PPO）所进行的系列改性工作．PPO进行溴化，得到两种溴化度的溴化PPO（BPPO），再进行羟基化和季铵化反应，随后与小分子烷氧基硅烷进行sol-gel反应，热处理后将膜浸泡在碱液中转化为OH-型，得到两种系列的碱性阴离子交换膜．膜具有平整均-的外观形貌和良好的机械性能（4．5～12MPa，36％～580A），膜的厚度范围为0．09～0．12mm．水含量（WROH）范围为62％～1459／6，离子交换容量为1．6～2．2mmol／g．膜具有良好的抗碱能力，在2mol／LNaOH中浸泡192h后，其IEC仍能保持在原有的82％以上．低溴化度BPPO制备的膜具有更高的抗溶胀能力，在60℃水中浸泡44h后，溶胀度范围为117％～297％，高溴化度BPPO制备的膜有高的电导率（室温条件下为0．036－0．041S／cm），说明所制备的碱性阴离子交换膜有潜力应用于碱性膜燃料电池领域．

双极膜的理论及应用展望

本文简述了双极膜基本理论研究现状及发展状态，介绍了双极离子膜的应用。

混合药膜缓释体系动力学模型

将化学工程原理应用于药物控制释放建立了应用范围较广的混合药膜缓释体系的动力学模型,讨论了混合药膜的内扩散过程,针对氟尿嘧啶(5-FU)和乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)组成的混合药膜体系进行了实验验证。结果表明本文模型与实验符合良好,并能为Higuchi模型的假设提供理论依据。

荷电膜技术在海洋化工过程中的应用及展望

本文叙述了荷电膜 (含离子交换膜和双极膜 )技术在海洋化工领域中的应用 ,其应用机理基于压力驱动和电场驱动两大类 ,并与传统的海洋化工 (原称盐化工 )行业进行了比较。所选实例大部分来自工业实践和本实验室的研究成果。在此基础上 。

EVAL－g－HEMA接枝共聚物对药物性能的研究

本文合成和证实了乙烯—乙烯醇（ＥＶＡＬ）接枝甲基丙烯酸β－羟乙基酯（ＨＥＭＡ）共聚物，研究了不同性质的药物在接枝共聚物膜内的透过特性。结果表明，经过接枝的ＥＶＡＬ膜对亲水性药物（如５—氟尿嘧啶）的渗透性能明显提高。

双极膜在冶金工业中的应用

双极膜和单极膜的巧妙配合 ,可用于多种工业过程 ,如化工、生物等领域 ,并大大地改变了这些领域的面貌 .针对冶金领域 ,介绍了双极膜在冶金分离、环境治理中的应用及研究现状 ,并对双极膜电渗析器的组装方式进行了比较和评价 .

双极膜—新的工业革命

双极膜是近年来国际上研究比较活跃的一种新型膜。本文介绍了该膜在环境治理、化工生产、能源工程、日常生活等领域中的应用及研究现状。

乳状液膜法提取钪

本文研究了间歇法乳状液膜提取钪时各种因素的影响，确定了较优的膜相配方和适宜的操作条件。研究了钪在液膜中的传递行为。作者在以前的文章［７］中已经建立了反应扩散模型，本文则利用钪液体系对该模型进行了验证。还对所建立的模型进行了进一步的理论分析。

扩散型膜控制释放技术的进展

本文主要介绍了扩散型膜控制释放体系的应用及其动力学研究现状 ,预测了膜控制释放技术的发展趋势和研究方向。

离子交换膜扩散系数的测定方法评述

本文叙述了电解质通过离子交换膜的扩散系数、离子的相互扩散系数及自扩散系数的测定方法、原理，推导了有关公式。