【期刊】沈江南教授团队SPT：通过接枝不同侧链长度咪唑制备聚氯乙烯离子膜用于电渗析酸回收│SPT Editor's Choice

浙江工业大学沈江南教授团队近期于Separation and Purification Technology期刊（JCR一区，Impact Factor:7.312）发表了题为“Acid enrichment via electrodialyser fabricated with poly(vinyl chloride)-based anion exchange membrane: Effect of hydrophobicity of aliphatic side-chains tethered on imidazolium groups”文章。该文章的第一作者为硕士研究生朱城镇，通讯作者为廖俊斌助理研究员和沈江南教授。

• 通过S_N2亲核取代反应将不同侧链长度的咪唑接枝到PVC上。

• 该改性膜具有良好的硫酸浓缩性能。

• 改善了聚氯乙烯的本征疏水性并提高了其离子传输性能。

• 利用Grotthus理论分析了酸浓缩过程中的质子泄漏现象。

文章简介

在工业生产过程中会产生大量酸性废水，利用电渗析技术处理酸性废水是一种可行的工艺。在这项工作中，研究了通过S_N2亲核取代反应将不同侧链长度的咪唑（N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、N-丙基咪唑和N-丁基咪唑）接枝到聚氯乙烯（PVC）上，以实现对硫酸的浓缩性能。与接枝较短侧链的膜（如N-甲基咪唑）相比，接枝N-丁基咪唑的改性聚氯乙烯膜在以0.5 M的硫酸溶液为进料液时表现出优异的性能：（1）在24小时电渗析酸浓缩运行中，酸浓缩的最终浓度提高了40.3%；（2）根据透射电子显微镜（TEM）检测结果得出较长脂肪链侧链的咪唑可以产生较大的亲水性离子团簇，增强了膜的亲水/疏水微相分离结构。所提出的长侧链咪唑改性的聚氯乙烯阴离子交换膜在电渗析酸回收的工业应用方面具有较大潜力。

图1. 原始PVC和PVC-Im-nC（n=1,2,3和4）阴离子膜的ATR-FTIR光谱。

图2. （a）PVC-Im-nC（n=1,2,3和4）阴离子膜的TGA曲线及DTG曲线和（b）拉伸强度和断裂伸长率。

图3. （a）PVC-Im-1C阴离子膜、（b）PVC-Im-2C阴离子膜、（c）PVC-Im-3C阴离子膜和（4）PVC-Im-4C阴离子膜的TEM图像。

图4. PVC-Im-nC（n=1,2,3和4）阴离子膜在20℃，40℃，60℃和80℃时的（a）含水率和（b）溶胀率。

图5. PVC-Im-nC阴离子膜电渗析硫酸浓缩过程中，（a）不同时间刻度下淡化室和浓缩室中的H⁺离子浓度变化和（b）H⁺离子最终浓度以及电渗析酸浓缩过程的（c）电流效率和（d）能耗。（初始硫酸浓度：0.5 M；电流密度：20 mA·cm^–2）

图6. （a）阴离子膜内2种可能的质子传输机理示意图；（b）电渗析酸浓缩中质子和硫酸根离子在PVC-Im-nC膜基体内可能的传输机理示意图。

原文信息

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.120907

部分作者介绍

第一作者

朱城镇

通讯作者

廖俊斌助理研究员

工作单位：浙江工业大学化学工程学院

通讯邮箱：[e-mail]

沈江南教授

工作单位：浙江工业大学化学工程学院

通讯邮箱：[e-mail]

扩展阅读

 

蔻享学术平台，国内领先的一站式科学资源共享平台，依托国内外一流科研院所、高等院校和企业的科研力量，聚焦前沿科学，以优化科研创新环境、传播和服务科学、促进学科交叉融合为宗旨，打造优质学术资源的共享数据平台。

版权说明：未经授权严禁任何形式的媒体转载和摘编，并且严禁转载至微信以外的平台！

---

原创文章首发于蔻享学术，仅代表作者观点，不代表蔻享学术立场。

转载请在『蔻享学术』公众号后台留言。

点击阅读原文～发现惊喜！