双极膜制备及双极膜电渗析处理苯胺废水研究

摘要

作为实现绿色生产的一种重要工艺，双极膜电渗析过程在化工生产以及环境保护等领域有不可忽视的应用潜力。为深刻探讨双极膜电渗析过程的优化方法和应用，进行了如下研究:
　　1)选择Fe-MIL-101-NH2作为中间层材料、采用流延法制备了双极膜，并对其性能进行了优化。为探究通过中间层的选择对双极膜性能的影响，在这项工作中，制备了多孔材料Fe-MIL-101-NH2并以其做为双极膜界面层进行探究，研究了不同浓度Fe-MIL-101-NH2分散液作为双极膜中间层对双极膜性能电化学阻抗谱(EIS)、I-V曲线以及中间层厚度的影响。结果表明，Fe-MIL-101-NH2的引入可有效促进双极膜水分解，其喷涂浓度对双极膜的性能有明显的影响，适当的喷涂浓度(0.1 g/L)不仅可以有效阻止阴、阳离子交换层的相互交叠，还具有催化水解离以及防止铁离子泄露的作用。
　　2)对双极膜电渗析工艺与二氧化碳捕捉结合以处理含盐苯胺废水的过程进行深入探索:该过程包括预脱盐，CO2的捕捉和苯胺去除三步。首先，在预脱盐步骤中利用双极膜电渗析工艺实现了污水中盐类和苯胺的分离并将盐类转化为副产品酸和碱;第二，将不同的模拟烟道气通入含有苯胺的废液进行反应、调整废水pH值以使得苯胺带正电并捕捉二氧化碳;最后，使用双极膜电渗析脱除废液中苯胺并释放二氧化碳，实现了高于98.68％的苯胺脱除率。总的说来，该过程能在捕捉二氧化碳的同时实现苯胺的去除。
　　基于上述的研究，本文一方面探索了双极膜的制备工艺及其优化，另一方面将双极膜电渗析与二氧化碳捕捉结合起来应用于有机废水处理。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 双极膜

1．2．1 双极膜的结构

1．2．2 双模的制备方法

1．2．3 双极膜的水解离机理

1．2．4 双极膜中间催化层

1．3 双极膜电渗析

1．3．1 双极膜电渗析的原理和基本构型

1．3．2 双极膜电渗析的应用

1．4 研究思路和研究内容

1．4．1 研究思路

1．4．2 研究内容

参考文献

第二章 氨基化MIL-101-Fe作为中间层的双极膜制备及性能优化研究

2．1 引言

2．2 材料与试剂

2．4 中间层材料的制备和表征

2．4．1 制备方法

2．4．2 表征

2．5 双极膜的制备及测试方法

2．5．1 双极膜的制备方法

2．5．2 双极膜的测试方法

2．6 实验结果和讨论

2．6．1 中间层材料的表征

2．6．2 双极膜的Ⅰ-Ⅴ曲线和阻抗谱分析

2．6．3 双极膜的催化水解离性能分析

2．6．4 双极膜的稳定性分析

2．7 本章小结

参考文献

第三章 二氧化碳辅助双极膜电渗析应用于含盐苯胺类废水处理过程的研究

3．1 引言

3．2 材料与试剂

3．3 实验装置与流程

3．4 计算公式和理论分析

3．4．1 计算公式

3．4．2 理论分析

3．5 实验结果和讨论

3．5．1 含盐苯胺废水的预脱盐过程分析

3．4．2 二氧化碳捕捉以及苯胺离子化过程分析

3．4．3 苯胺去除及二氧化碳回收分析

3．4．4 该过程的膜污染分析

3．4．5 能耗以及电流效率分析

3．5 本章小结

参考文献

第四章 结论和展望

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果