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PAAS/GO/AM-1双极膜水解离性能优化

化工小能手

2015/09/23

引言
采用新的制备方法-自动喷涂法制备双极膜，具有负载量均匀，表面厚度薄，低阻抗等优势，双极膜制备过程全部采用PLC自动控制过程，制备过程简单，且有效的节省了成膜的时间。且此种方法制备的双极膜能够有效的控制界面层、阴阳膜层的厚度，且喷涂在阴离子交换膜上的氧化石墨烯可以达到负载均匀，催化活性位置点多。且引入氧化石墨烯作为中间层，因为氧化石墨烯具有大量羧基，羟基，环氧基等官能团，且大量的实验证明羧基具有具有催化水解性能，羟基既具有催化水解性能，还具有亲水、贮水功能。
由于双极膜的阴、阳膜层对双极膜的催化水解产物H+、OH-迁移能力有巨大影响，双极膜的中间层厚度和亲水能力对双极膜的电压有极大的影响，本章利用新的的制备方法-喷涂法，使用氧化石墨烯作为中间层，戊二醛的浓度和次数、改变氧化石墨烯的浓度和次数和聚丙烯酸钠的浓度和次数，探索成膜条件对PAAS/GO/AM-1双极膜水解离性能的影响，进而制备出最佳双极膜。
实验部分

选取聚丙烯酸钠的浓度为0.05wt%、0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.3wt%的溶液为考察对象，成膜条件如表所示。通过改变聚丙烯酸钠的浓度，制备出不同的双极膜，测定相应的电流-电压。由于聚丙烯酸钠溶液浓度不同，粘性也会不同，如果粘性过大在制备双极膜的过程中需要较大的压力且雾化程度不好，容易堵塞喷枪，所以通过改变浓度配制出合适的聚丙烯酸钠浓度。
GA
GO浓度
喷涂次数
喷涂时间
等待时间
2wt%
2mg·mL-1
PAAS：14次
GA： 4次
GO： 2次
3s
60min
2wt%
2mg·mL-11
3s
60min
2wt%
2mg·mL-1
3s
60min
下图可以看出，浓度不同聚丙烯酸钠制备出的双极膜的跨膜电压随着电流密度的增加而增加，从图3-2可以看出，在同样的电流密度100mA·cm-2条件下，可以看出聚丙烯酸钠浓度低于0.3wt% 时，双极膜两端的电压很低，但是再经过一段时间以后取出双极膜，通过简单的测定膜两侧的酸、碱溶液，观察到喷涂的聚丙烯酸钠的浓度低于0.3wt%时，在双极膜两端检测不到酸碱，说明所用的聚丙烯酸钠的浓度太低，制备出的阳膜迁移H+的能力不足，而当浓度达到0.3wt% 时，在双极膜两端可以检测到酸和碱，当配制溶液浓度达到0.3wt% 以上时，自动喷涂系统的雾化程度不高，主要是由于聚丙烯酸钠是浓度升高，粘性也会越大，容易导致喷枪堵塞，所以选用聚丙烯酸钠的浓度在0.3wt%最合适。

结论
通过改变聚丙烯酸钠浓度，测试不同电流密度下，不同聚丙烯酸钠浓度对应的双极膜电压的大小，发现当聚丙烯酸钠浓度为0.3wt%时，为制膜最佳浓度；通过改变聚丙烯酸钠喷涂次数，测试不同电流密度下，不同聚丙烯酸钠喷涂次数对应双极膜电压的大小，结果发现，聚丙烯酸钠喷涂次数为14次，为最佳成膜次数。

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吕梁山

第1楼2015/09/24

图片内容显得单薄啊

0

名字长了容易引起注意

第2楼2015/09/25

应助达人

要想获奖的话，还是把图片里的内容丰富一下呀

0

透明

第3楼2015/09/26

相当高深啊

0

透明

第4楼2015/09/26

有数据支持效果很明显啊

0

暗夜精灵

第5楼2015/09/30

内容稍微少了一点

0

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