膜法钴电积工艺中阳离子交换膜的改性研究

发布时间：2024-02-03 19:48

　　膜法钴电积工艺是由阴阳离子交换膜和电极所组成的双膜三室钴电积装置，以解决在传统钴电积工艺中产生氯气的问题，并提高钴板质量。重金属废水通常采用电解的方法进行处理，在使水质达标的同时，回收金属。而对于金属离子的氯化物废水，如含氯化钴、氯化镍等废水，电解法虽然也能达到以上的目的，但会产生氯气，污染环境，同时影响着回收金属的质量，采用膜法钴电积工艺中的双膜三室电解装置可以很好的解决以上问题。无论是膜法钴电积工艺还是氯化物重金属废水处理所采用的双膜三室电解槽，都要求阳离子交换膜具有高的阴离子阻挡率，并且由于中隔室和阳极室都为酸性溶液，要求阳离子交换膜也具有很好的耐酸性能。国内离子交换膜研究起步较晚，尤其是均相膜的研制远远落后于美国、日本和德国等国家，由于技术垄断，进口离子交换膜价格昂贵，既增加了生产成本，也阻碍了国内离子交换膜的发展。本课题的研究内容就是对现有阳离子交换膜进行改性，以提高其耐酸性能和对阴离子的阻挡率，使其可以很好的应用于双膜三室电解槽装置，进行重金属废水的处理或者金属的电积，且希望通过这一研究，为杂化离子交换膜的制备提供一定的思路，为我国膜产业的发展提供技术支撑。 阳离子交换膜的...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 离子交换膜的定义及结构
    1.2 离子交换膜分类
        1.2.1 按基膜材料分类
        1.2.2 按作用机理分类
        1.2.3 按膜的形态分类
    1.3 离子交换膜的发展
    1.4 离子交换膜的工作原理
        1.4.1 Donnan 平衡理论
        1.4.2 双电层理论
        1.4.3 “空穴”迁移理论
    1.5 离子交换膜的制备
        1.5.1 异相膜的制备
        1.5.2 均相膜的制备
        1.5.3 半均相膜的制备
        1.5.4 杂化离子交换膜的制备
    1.6 离子交换膜的参数表征、测定原理
        1.6.1 含水率
        1.6.2 离子交换容量
        1.6.3 膜电位
        1.6.4 迁移数
        1.6.5 膜电阻
        1.6.6 交联度
    1.7 课题背景
        1.7.1 传统电积工艺
        1.7.2 传统钴电积工艺
        1.7.3 改进钴电积工艺
    1.8 课题内容
2 离子交换膜改性方法的选定
    2.1 膜材料调研
    2.2 离子交换膜改性方法
        2.2.1 表面改性
        2.2.2 掺混改性
    2.3 阳离子交换膜改性方法的选定
3 阳离子交换膜的改性及参数测定
    3.1 实验材料
    3.2 二氧化硅改性阳离子交换膜
        3.2.1. 原膜的预处理
        3.2.2 膜的改性
    3.3 二氧化锆改性阳离子交换膜
        3.3.1 原膜的预处理
        3.3.2 膜的改性
    3.4 膜参数测定
        3.4.1 含水率及离子交换容量
        3.4.2 膜电位及迁移数
        3.4.3 膜面电阻
        3.4.4 电渗析实验
4 改性膜的分析与讨论
    4.1 乙醇/水溶液的比例对膜性能的影响
    4.2 乙醇/水溶液中浸泡时间对膜性能的影响
    4.3 膜在无机材料前驱体溶液中的浸泡时间对膜性能的影响
    4.4 耐酸性能初步检验
    4.5 小结
5 改性膜的应用
    5.1 双膜三室钴电积工艺
    5.2 酸性含钴废水处理及钴的回收
    5.3 小结
6 结论
    6.1 改性膜性能及原理总结
    6.2 改性成本及分析
    6.3 建议及不足
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3894581