膜法金属电积工艺中阳离子交换膜的改性研究

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1、ｉＩ八ＩＡ开－Ｘ７０３＊１密级中图分类号：：ＵＤＣ本校编号：Ｖ：：＾菊Ｗ义遺乂爭硕±学位论文．迎膜法金属电积王乙中阳离子论文题目；：交换膜的改性研究争Ｈｒ．ｒ：；■ｖｊＳ．、０王翠学号２１２０９８研究生姑名：０／：．；；苗ｉ王Ａ教授学校指导教师姓名：职称：工学硕壬学位专业市政工程：：申请学位等级２０１５．０６２０１５（）４论文提交日期，：论文答辩日期；独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导

2、师指导下进行的研巧工作和取得的研巧成，果，除了文中特别加标注和致谢之处外论文中不包含其他人己经发衷或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州巧通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＾Ｉ学位论文作者签名：签字日期：＞巧月曰支＾１］学位论文版权使用授权书。本学位论文作者完全了解兰州巧通大学有关保留、使用学位论文的规定特授权兰州交通大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影、汇编。同意学校向国家有关部口

3、或机印、缩印或扫描等复制手段保存ｔｕ供查阅和借阅构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密盾适用本授权说明）：：名学位论文作者签名导师签少年会ｔ：兴：ｒ年月曰字曰月曰签字曰期签期ｊ＞／硕士学位论文膜法金属电积工艺中阳离子交换膜的改性研究Studyonmodificationofcationexchangemembraneusedintheprocessofmetalelectrowinning作者姓名：王翠学科、专业：市政工程学号：0212098指导教师：王三反完成日期：2015.04兰州交通大学Lanzhou

4、JiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要解决金属冶炼过程中废气、废水的排放是该行业发展面临的一个重要问题。随着冶金资源的日益减少，如何在提高金属提纯技术的同时寻求一个环境友好、操作方便的工艺是需要研究新课题。新型膜法金属电积工艺，即双膜三室组件在电解中的应用，解决了这个困扰已久的问题。阳离子交换膜作为双膜三室组件的重要组成部分，不仅需要拦截氯离子的通过，有效降低氯气的产生，还必须具备克服在高温、强酸性、强氧化性条件下寿命短的能力，而市场上销售的阳离子交换膜均达不到这些要求，因此选择合适的阳离子交换膜对其进行改性处理，

5、使其具备适应这些要求的特性。利用高分子导电聚合物聚苯胺改性阳离子交换膜，以阳离子交换膜为聚苯胺薄膜的载体，苯胺在质子酸掺杂条件下在膜表面氧化聚合生成聚苯胺层，对改性后的阳离子交换膜进行性能测试，及电渗析实验验证氯离子的拦截率。实验包括：（1）对不同厂家生产的两种阳膜进行改性，在温度20℃，聚合反应时间10分钟，氧化剂为氯化铁，掺杂质子酸为盐酸，不同涂层次数条件下，对比其改性效果：IONSEP-HC-C的氯离子泄漏率在涂层次数为5层时为3.06%，比原膜降低了54.12%；Nafion117的氯离子泄漏率在涂层次数为5层时为2.6%，比原膜降

6、低了降低了39.53%。最终选择结构稳定均一的全氟磺酸离子交换膜Nafion117为研究重点。（2）讨论聚苯胺合成过程中温度、聚合时间、氧化剂、掺杂质子酸及聚苯胺的涂层数的改变对改性Nafion117膜性能的影响，结果表明改性阳离子交换膜的最佳聚苯胺合成条件是：温度40℃，聚合反应时间30分钟，氧化剂为过硫酸铵，掺杂质子酸为盐酸，改性层的涂层次数为3，对该改性后的膜进行电渗析实验，测得氯离子泄漏率为1.26%，与Nafion117原膜相比降低了70.64%。（3）对Nafion117进行有机-无机复合改性，无机改性采用二氧化硅无机材料对阳离

7、子交换膜进行掺混改性，以最佳改性条件改性之后的膜再以最佳合成聚苯胺条件进行表面改性，因此，该改性方法是掺混改性与表面改性的结合，改性后的氯离子泄漏率为2.45%，与Nafion117原膜相比降低了43.02%，且对比发现三种改性膜的氯离子拦截效果的大小为：聚苯胺改性Nafion117有机-无机复合改性Nafion117无机二氧化硅改性Nafion117。（4）以双膜三室组件实验室进行小试及现场中试，未对所使用的阳离子交换膜进行改性，实验结果显示IONSEP-HC-C可以减少82%~86%氯气产生量，而Nafion117可以减少88%~9

8、3%氯气产生量，因此双膜三室组件在金属冶炼过程中的应用能够做到有效降低氯气的产生。关键词：金属电积；阳离子交换膜；改性；聚苯胺论文类型：应用基础研究I膜法金属电积工艺中阳离子交换