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离子交换膜与改性纤维素海绵组合系统对水体中磷酸根的去除

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离子交换膜与改性纤维素海绵组合系统对水体中磷酸根的去除

作者：鲁丹丹延边大学

学位级别：硕士

由于磷的过量排放,对我国水环境造成了严重的污染,与其他除磷方法相比,生物法除磷的运行成本较低,并且可以同时进行脱氮除磷,且在最佳条件下对磷的去除率较高,但生物法除磷的效果不稳定,出水时可能无法达到磷的排放标准。为了解决这一问... 详细信息

由于磷的过量排放,对我国水环境造成了严重的污染,与其他除磷方法相比,生物法除磷的运行成本较低,并且可以同时进行脱氮除磷,且在最佳条件下对磷的去除率较高,但生物法除磷的效果不稳定,出水时可能无法达到磷的排放标准。为了解决这一问题,本研究利用阴阳离子交换膜的组合反应器,通过离子浓度强度差,构建出无动力的强化除磷反应器,达到低浓度含磷废水除磷的目的;并且以纤维素海绵为原料,通过环氧氯丙烷和乙二胺对其进行改性,制备成吸附除磷材料,用以加快反应器的除磷效果,同时达到回收磷的目的;探究不同因素对强化除磷反应器与改性纤维素海绵除磷效果的影响。结果表明:强化除磷反应器中加入1%NaCl时,对于5.00 mg/L的磷酸根溶液,4 d去除率可以达到85%,5 d时可以达到92%,磷酸根的含量离子交换膜与改性纤维素海绵组合系统,对于水体中磷酸根去除效果优异,对于解决生物处理废水中,末端低浓度磷去除难的问题,具有实践意义。

关键词：离子交换膜纤维素海绵乙二胺磷酸根改性

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三相结构离子交换膜的构筑及应用研究

化工学报 2022年第6期73卷 2397-2414页

作者：朱嫣然葛亮李兴亚徐铜文中国科学技术大学化学与材料科学学院安徽合肥230026

三相结构离子交换膜是一类具有惰性相、离子交换基团相和辅助功能基团相的特殊结构材料。传统两相结构离子交换膜受限于离子通量和选择性的相互制约,难以实现两者同步提升。因此,研究者开始关注新型三相结构,以改善离子传质路径。综述... 详细信息

三相结构离子交换膜是一类具有惰性相、离子交换基团相和辅助功能基团相的特殊结构材料。传统两相结构离子交换膜受限于离子通量和选择性的相互制约,难以实现两者同步提升。因此,研究者开始关注新型三相结构,以改善离子传质路径。综述了离子交换膜从两相结构到三相结构的发展,介绍了微相分离离子交换膜、自具微孔离子交换膜、有机硅烷杂化离子交换膜和基于氧化石墨烯或金属有机框架的“三相”结构离子交换膜,讨论了离子膜介尺度中的相结构、孔道结构和缺陷等问题,并概述了三相结构在燃料电池、液流电池、一/二价离子分离和酸碱回收等领域所发挥的作用,以期给三相结构指导离子交换膜制备并提升性能提供策略参考。

关键词：离子交换膜两相结构三相结构介尺度离子传递离子选择性

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离子交换膜组合工艺制备金属锰和二氧化锰

现代化工 2019年第11期39卷 168-170,174页

作者：关文学王三反郑洋洋张倩倩杜晗兰州交通大学寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心

通过水处理和冶金学科的交叉,提出了一种利用离子交换膜组合工艺同步电解生产金属锰和二氧化锰并回收硫酸的节能环保新工艺,解决传统锰金属制备方面产品单一、资源能源浪费以及环境污染的问题。在实现金属锰及二氧化锰同步生产的同时,... 详细信息

通过水处理和冶金学科的交叉,提出了一种利用离子交换膜组合工艺同步电解生产金属锰和二氧化锰并回收硫酸的节能环保新工艺,解决传统锰金属制备方面产品单一、资源能源浪费以及环境污染的问题。在实现金属锰及二氧化锰同步生产的同时,对酸进行回收再利用,提高产能并降低能源消耗。经试验验证,该工艺具有较大实际应用价值。

关键词：离子交换膜电解金属锰二氧化锰回收酸

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离子交换膜的改性研究进展

膜科学与技术 2019年第3期39卷 150-156页

作者：杨金涛王章忠卜小海张贤冯明鑫钱平江苏省先进结构材料与应用技术重点实验室南京211167 南京工程学院材料工程学院南京211167 江苏苏青水处理工程集团有限公司无锡214419

离子交换膜对溶液离子具有选择透过性,因此可以用于离子物系的分离、液流电池、双层膜电渗析、燃料电池等高新技术领域.目前,离子交换膜存在机械性能差、分离效率较低且外膜易污染等缺点,这些缺点导致离子交换膜的使用性能下降、寿命缩... 详细信息

离子交换膜对溶液离子具有选择透过性,因此可以用于离子物系的分离、液流电池、双层膜电渗析、燃料电池等高新技术领域.目前,离子交换膜存在机械性能差、分离效率较低且外膜易污染等缺点,这些缺点导致离子交换膜的使用性能下降、寿命缩短.基于此,在介绍了离子交换膜作用机理的前提下,对近年来国内外离子交换膜的改性方法进行了综述,并展望了其应用前景和发展趋势.

关键词：离子交换膜选择透过性改性

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离子交换膜选择透过机理的研究进展

应用化工 2021年第5期50卷 1366-1371页

作者：陈志华周键王三反兰州交通大学环境与市政工程学院寒旱地区水资源利用教育部工程中心甘肃兰州730070

综述了近年来国内外离子交换膜选择透过机理的研究进展,指出了研究离子选择透过性的目的,详细介绍了唐南平衡理论,双电层理论和空穴传递双电层理论及各理论优势和存在的问题,探讨了膜微观结构与离子在膜相中传输机制。并讨论了电流密度... 详细信息

综述了近年来国内外离子交换膜选择透过机理的研究进展,指出了研究离子选择透过性的目的,详细介绍了唐南平衡理论,双电层理论和空穴传递双电层理论及各理论优势和存在的问题,探讨了膜微观结构与离子在膜相中传输机制。并讨论了电流密度、膜溶液边界条件以及离子自身性质对膜选择透过性的影响。并且提出选择透过机理的未来研究方向是结合试验进一步优化离子传输机制模型,并采用仿真工具模拟传输过程,提高模型的普适性。这有助于分析离子在膜中传递机理,并为膜制造和应用工艺提供理论指导。

关键词：离子交换膜选择透过性传输机制

基于三叉型离子交换膜的带电粒子微流控富集芯片的研究

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分析化学 2022年第4期50卷 585-592页

作者：姜金华从奥博王月坤边超李洋佟建华中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室中国科学院大学电子电气与通信工程学院

预富集是实现痕量生化物质检测的有效手段。本研究基于离子浓差极化（ICP）原理，研制了一种用于水环境中带电粒子的富集与检测的基于三叉型离子交换膜的微流控富集芯片。此芯片采用3D打印及微纳加工技术制备，通过控制富集区和缓冲区... 详细信息

预富集是实现痕量生化物质检测的有效手段。本研究基于离子浓差极化（ICP）原理，研制了一种用于水环境中带电粒子的富集与检测的基于三叉型离子交换膜的微流控富集芯片。此芯片采用3D打印及微纳加工技术制备，通过控制富集区和缓冲区的电势差控制电渗力与排斥力，以获得较稳定的耗尽区和富集区。在富集实验中，以带负电荷的荧光素钠作为富集对象，探索了驱动电压及富集时间对富集倍率的影响，在0.2～3.0μmol/L的浓度范围内验证了富集效果。实验结果表明，本研究设计的基于离子交换膜的三叉型结构可有效避免富集区与缓冲区溶液的渗透，大幅提高了富集倍数；此芯片对不同浓度的荧光素钠的富集倍率基本一致，最高可达到102倍，具有良好的富集阴离子的能力。

关键词：预富集离子浓差极化微流控芯片三叉离子交换膜

离子交换膜对采用生物膜电极法降解五氯酚的影响

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高等学校化学学报 2013年第12期34卷 2841-2844页

作者：张雪娜钟新文刘鸣禹李辰林海波吉林警察学院刑事科学技术工程研究中心长春130117 吉林大学化学学院长春130012

以五氯酚(PCP)为目标污染物,在隔膜式电解槽中研究了不同离子交换膜对采用生物膜电极法处理五氯酚的影响.结果表明,阴离子交换膜有利于五氯酚在生物膜电极上的转化和中间产物的去除;与生物法和电化学法降解五氯酚相比,采用以钛基二氧化... 详细信息

以五氯酚(PCP)为目标污染物,在隔膜式电解槽中研究了不同离子交换膜对采用生物膜电极法处理五氯酚的影响.结果表明,阴离子交换膜有利于五氯酚在生物膜电极上的转化和中间产物的去除;与生物法和电化学法降解五氯酚相比,采用以钛基二氧化铅为阳极(Ti/PbO2)、生物膜电极为阴极、阴离子交换膜为隔膜的电解槽处理时,五氯酚的降解效果明显优于生物法和电化学方法,经24 h处理后五氯酚的去除率和化学需氧量(COD)去除率均可达到96%(质量分数).

关键词：生物膜电极五氯酚化学需氧量离子交换膜废水处理

离子交换膜界面结构对膜电极性能影响的研究进展

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膜科学与技术 2019年第4期39卷 132-141,148页

作者：万磊赖忆铭王保国清华大学化学工程系

燃料电池对我国能源转型具有深刻影响,膜电极(MEA)是其核心部件,对电化学装备性能起着决定性作用.其中,离子交换膜与催化层(CL)间的界面结构,直接影响MEA中反应与传质耦合过程.围绕离子交换膜的多种界面调控方法,及其在燃料电池中的应... 详细信息

燃料电池对我国能源转型具有深刻影响,膜电极(MEA)是其核心部件,对电化学装备性能起着决定性作用.其中,离子交换膜与催化层(CL)间的界面结构,直接影响MEA中反应与传质耦合过程.围绕离子交换膜的多种界面调控方法,及其在燃料电池中的应用展开论述,重点介绍了图案化离子交换膜、多孔离子交换膜和直接膜沉积3种技术途径.同时,通过分析离子交换膜界面结构对MEA性能的影响规律,阐述“界面结构传质特性膜电极性能”的关系.最后,对离子交换膜用于新型水电解制氢过程及未来发展进行展望.

关键词：燃料电池膜电极离子交换膜界面调控

季铵化杂萘联苯聚芳醚酮酮离子交换膜制备与性能

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科学通报 2019年第2期64卷 187-193页

作者：张守海张本贵陈宇宁蹇锡高大连理工大学化工学院辽宁省高性能树脂工程技术研究中心辽宁省高分子科学与工程重点实验室大连116024

离子交换膜是全钒氧化还原液流电池的主要部件之一,其选择性和稳定性在一定程度上决定了电池的寿命,而目前大多数离子交换膜存在选择性或稳定性欠佳的状况.为了制备全钒氧化还原液流电池用高选择性离子交换膜,本文将不同溴甲基含量(0.75... 详细信息

离子交换膜是全钒氧化还原液流电池的主要部件之一,其选择性和稳定性在一定程度上决定了电池的寿命,而目前大多数离子交换膜存在选择性或稳定性欠佳的状况.为了制备全钒氧化还原液流电池用高选择性离子交换膜,本文将不同溴甲基含量(0.75～0.99,平均每摩尔重复结构单元含有溴甲基的摩尔数)的含溴甲基杂萘联苯聚醚酮酮(BPPEKK)通过溶液浇铸法制备基膜,之后在三甲胺水溶液中进行胺化得到季铵化杂萘联苯聚醚酮酮阴离子交换膜(QBPPEKK).测试了QBPPEKK的离子交换容量、吸水率、溶胀率、钒渗透系数和面电阻.随着BPPEKK溴甲基含量的增加,所得QBPPEKK膜的离子交换容量和含水率增加,而其面电阻和钒离子质量传递系数降低.将QBPPEKK膜组装于全钒氧化还原液流电池中,电池的电压效率(VE)和能量效率(EE)随着QBPPEKK膜离子交换容量的增加而上升;当BPPEKK的取代度为0.99时,所制得的阴离子交换膜为QBPPEKK90膜,由其组装成电池的EE为87.7%(电流密度为40m A/cm^2),大于同条件下Nafion117的数值(86.0%).在1.5mol/L的VO_2^+溶液中浸泡60d后, QBPPEKK膜的拉伸强度高于36 MPa、膜表面形貌没有明显变化、组装电池性能变化不大,结果表明QBPPEKK膜在VO_2^+溶液中表现出良好的稳定性.

关键词：杂萘联苯聚芳醚酮酮溴甲基季铵化离子交换膜钒电池