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PVDF膜及電化學(xué)性能研究

導(dǎo)讀:離子交換膜（IEM）在許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，是因為IEM是分離的關(guān)鍵，并且它們優(yōu)良的性質(zhì)使其在工藝實踐中表現(xiàn)很好。半均相IEM的制備備受關(guān)注，實踐過程要求IEM具有良好的電化學(xué)性質(zhì)


返回列表 來源：未知 發(fā)布日期：2020-09-11 13:59【大 中 小】
離子交換膜（IEM）在許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，是因為IEM是分離的關(guān)鍵，并且它們優(yōu)良的性質(zhì)使其在工藝實踐中表現(xiàn)很好。半均相IEM的制備備受關(guān)注，實踐過程要求IEM具有良好的電化學(xué)性質(zhì)、更低的生產(chǎn)成本和更簡單的制備流程。制備方法包括官能團的變化，聚合物共混，特定性質(zhì)添加劑的使用，不同聚合物骨架的選擇和利用各種方式改性等。天津津騰實驗設(shè)備有限公司了解到本實驗采用聚氯乙烯（PVC）和氧化鋁溶液共混制備聚偏氟乙烯（PVDF）復(fù)合膜。PVC是一種耐用的聚合物，具有很強的生物性和化學(xué)性能。

氧化鋁納米顆粒被用作PVDF膜制造中的無機材料添加劑，它也是一類穩(wěn)定的無機材料，耐腐蝕，無毒，親水性好，高磨蝕性，價格低廉。共混制備PVDF膜，以改善半均相IEM的物理、化學(xué)性質(zhì)，是無機材料摻混改性的不二首選。主要研究PVC-Al2O3溶液在鑄造液中的含量對制備半均相PVDF膜性能的影響。

1.膜的表征

(1）含水率。含水率主要表現(xiàn)的是干燥膜和溶脹膜之間的質(zhì)量差異。將濕膜稱重，在烘箱中干燥直至恒量，計算前后質(zhì)量的變化。

(2）離子交換容量（IEC）。使用滴定法測定。通過將PPA膜浸入2mol/L的NaCl溶液中將H+型膜轉(zhuǎn)化為Na+型膜，以釋放H+。然后用0.05mol/L的NaOH和酚酞指示劑滴定溶液中的H+。

(3）膜電位、遷移數(shù)和選擇性。膜電位是對Donnan平衡和擴散電位的代數(shù)和的表征。天津津騰實驗設(shè)備有限公司了解到在膜的任一側(cè)在環(huán)境溫度下評估具有不等含量的電解質(zhì)溶液（KCl溶液）的平衡膜的該參數(shù)。

通過連接2個隔室并使用Ag-AgCl電極和萬用表（型號DT830B）測量膜電位（攪拌2個隔室以防止邊界層形成和含量極化的負面影響）。重復(fù)測量直至獲得恒定。測定膜電位后可計算遷移數(shù)。選擇滲透性（PS）是反離子通過膜的優(yōu)選轉(zhuǎn)運的定量表達。

(4）電阻。在濃度為2mol/L的NaCl溶液中（在25℃下）測量膜電阻。使用PGSTAT-302N電化學(xué)工作站，通過交流阻抗法測量，含膜時電阻（R1）和電解質(zhì)溶液（R2）之間的電阻差（Rm=R1≤R2）計算膜電阻。

(5）氧化性。將制備的PPA膜烘干后，在質(zhì)量濃度4mg/L的Fe3+的質(zhì)量分數(shù)3%的H2O2水溶液中浸泡48h，測量前后PPA干燥膜的質(zhì)量變化，是衡量膜抗氧化性的能力。

2.結(jié)論
使用PVC和Al2O3作為有機-無機材料制備半均相離子交換膜。通過研究PVC-Al2O3含量對合成膜的性質(zhì)進行評價。隨著制備的膜中PVC-Al2O3納米顆粒含量的增加，PPA膜的電化學(xué)性能有所改善。

綜合以上結(jié)果表明，通過將PVC-Al2O3的質(zhì)量分數(shù)增加至2%，IEM的含水率和IEC比其余含量膜的效果要明顯；同時氯化鉀溶液中的膜電位，遷移數(shù)和選擇性會得到改善，并趨于平衡。在膜中PVCAl2O3的質(zhì)量分數(shù)增加至2%時，區(qū)域電阻會降低，在適用膜的要求范圍之內(nèi)，而且隨著添加劑含量的增加，膜的抗氧化性達到最穩(wěn)定。氧化鋁共混摻雜制備PVDF膜是很有前途的，可以制備符合不同的工業(yè)要求的IEM。


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