【摘 要】
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单价选择性阴离子交换膜可实现溶液中单、多价阴离子的分离,随着电渗析技术的发展,对高性能单价选择性阴离子交换膜的需求与日俱增。本文采用化学接枝法与共价交联法表面改性,制备了两种单价选择性阴离子交换膜,并对两种改性膜进行电渗析试验、膜面表征、基本性能测试,验证改性材料与改性方法的可行性,对性能更为优良的改性膜进行中试电渗析试验,为其工业应用提供指导。具体研究成果如下:（1）以丁炔二酸为改性药剂,采用化
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单价选择性阴离子交换膜可实现溶液中单、多价阴离子的分离,随着电渗析技术的发展,对高性能单价选择性阴离子交换膜的需求与日俱增。本文采用化学接枝法与共价交联法表面改性,制备了两种单价选择性阴离子交换膜,并对两种改性膜进行电渗析试验、膜面表征、基本性能测试,验证改性材料与改性方法的可行性,对性能更为优良的改性膜进行中试电渗析试验,为其工业应用提供指导。具体研究成果如下:（1）以丁炔二酸为改性药剂,采用化学接枝法改性商用均相阴离子交换膜,通过试验确定不同改性条件对膜选择分离性能的影响,确定适宜的改性条件为:丁炔二酸溶液浓度1 g/L,浸泡时间60 min,紫外照射时间30 min,无需调节该浓度下溶液的pH,该改性条件下制备的改性膜单价选择性系数（PSO42-Cl-）为6.128。（2）以4,4’-二叠氮二苯乙烯-2,2’-二磺酸二钠（DAS）和聚（对）苯乙烯磺酸钠（PSS）为改性药剂,采用共价交联法改性商用均相阴离子交换膜,通过单因素试验,确定最佳改性条件为:DAS浓度2.5g/L、PSS浓度1 g/L、浸泡时间4h、紫外照射时间30 min,该改性条件下制备的改性膜单价选择性系数（PSO42-Cl-）为11.779。（3）分别使用丁炔二酸化学接枝改性阴离子交换膜（DQ-M）、共价交联改性阴离子交换膜（DP-M）组装动态电渗析装置,测试装置的单多价分离性能,结果表明DP-M具备更强的单价选择性。DP-M的最佳运行条件为:淡室、浓室进水流量25 L/h（对应流速1.189 cm/s）,极室进水流量30 L/h,恒定电压6V运行。装置在该运行条件下Cl-透过率达70%时,单价选择性系数（PSO42-Cl-）为14.77,分离效率（S）81.06%,SO42-透过率 7.32%,单位能耗（ENaCl）0.463 kW·h/kg。（4）使用共价交联改性阴离子交换膜与普通均相阳离子交换膜组装中试电渗析装置,测试装置对某冶炼厂反渗透浓水的单多价分离性能,确定最佳运行条件。中试电渗析装置的最佳运行条件为:浓室、淡室进水流量为250L/h（对应流速1.021 cm/s）、极室进水流量为350 L/h、恒定电压20 V运行。在该运行条件下,装置在Cl-透过率达80%时,SO42-透过率为2.54%、分离效率（S）93.85%、单位能耗0.344 kW·h/kg。（5）对于Cl-/SO42-混合体系,阴离子总摩尔浓度不变的条件下,SO42-占比提升会增加电渗析装置的电阻。受计算公式限制,Cl-在电渗析装置淡室中浓度较低时,单价选择性系数（PSO42-Cl-）将无法反映装置的实际分离性能。分离效率（S）在实验条件下表现出较高的稳定性与准确性,更适合作为衡量装置选择分离性能的参数。
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