纳米SnO_2-TiO_2改性双极膜的制备及表征.pdf

第41卷第9期
应用化工
Vol 41 No
2012年9月
Applied Chemical Industry
Sep.2012
纳米SnO2-TiO2改性双极膜的制备及表征
刘宪,陈晓,胡艳玉,陈日耀,陈震
(福建师范大学环境科学与工程学院,福建福州350007)
摘要:将纳米SnO2-Ti02复合半导体材料添加到壳聚糖(CS)阴离子交换膜中,制备了PVA-CMC/nano-SnO2-Ti02
CS双极膜(CMC羧甲基纤维素钠,PVA聚乙烯醇),并用扫描电镜、接触角测定仪等对其进行了表征。研究表明,
添加纳米SnO2-TiO2可提高双极膜的亲水性和机械性能。在高压汞灯照射下,纳米SnO2-TiO2复合半导体材料较
纳米SnO2或纳米T02单一半导体材料具有更强的光催化双极膜中间界面层水解离能力,从而大大降低双极膜的
膜阻抗和膜电阻压降(即R降)。
关键词:双极膜;光催化;水解离;纳米SnO2;纳米TO2
中图分类号:O646
文献标识码:A文章编号:167-32062012)09-1513-04
Preparation and characterization of bipolar
membrane modified by nano-sno2 -Ti02
LIU Xian, CHEN Xiao, HU Yan-yu, CHEN Ri-yao, CHEN Zhen
( College of Environmental Seience and Engineering, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
Abstract Nano-sn02-ti02 coupled semiconductor was added into chitosan(CS)anion exchange mem
brane layer to prepare Pva-cmc/Nano-sn0 -TI02-CS(CMC: carboxymethyl cellulose; PVA polyvinyi
alcohol bipolar membrane(BPM), and the prepared BPM was characterized by SEM, contact angle
measurer and so on Experimental resuls howe that ansn-ti0 had eter photocatalytic property
for water splitting in the interlayer of BPM than nano-sn or nano-ti0, semiconductor, which could
greatly reduce membrane impedance and IR drop of BPM under the irradiation of high-pressure pump
lamps. Furthermore, the hydrophilicity and mechanical properties of the BPM were increased after modifi
cation by nano-sno2-tio
Key words: bipolar membrane; photocatalysis; water splitting; nano-sno2; nano-tio2
双极膜(BPM)是20世纪后期发展起来的一种多胺高聚物?,或用重金属盐及热碱溶液处理
新型离子交换膜,由均相阳膜(CM)和均相阴膜均能催化中间界面层水解离,改善双极膜的综合性
(AM)及中间界面层所组成们。在直流电场的作用能。
下(当施以1V电压时,中间界面层中电场强度可高
羧甲基纤维素钠(CMC)和壳聚糖(CS)均为天
达103~10°V/m),双极膜中间界面层中的水解离然高分子化合物,具有可再生、廉价易得、对环境无
成氢离子(H')和氢氧根离子(OH-)23)。双极膜污染等优点,符合清洁生产、绿色环保的要求,利用
的制备方法包括:热压成型法、粘合成型法、膜基两其作为双极膜材料,可大大降低生产成本,减少双极
侧引人阴阳离子交换基团法、流延成型法、电沉积成膜在生产、使用和报废过程中对环境的污染。但要
型法等。近年来,BPM技术在环境保护、生物化在实际生产中得以推广应用,还要对其进行必要的
工和海洋化工等领域取得了迅速的发展,并且有着改性,以提高其性能,尤其是双极膜中间界面层水解
广泛的应用5。当前双极膜硏究的热点是:①如何离性能。
降低双极膜的生产成本;②通过对双极膜进行改性,
纳米TiO2具有无毒、高效、稳定的优点,是目前
促进其中间界面层水解离,从而降低膜电阻压降研究最多和应用最为广泛的性能优良的金属氧化物
(R降)和槽电压。研究表明,在双极膜中间界面层半导体光催化剂,然而,TiO2的带隙较宽(锐钛
添加有机高聚物或无机纳米材料,如涂布以树枝形矿型Ti02为3.2eV),光生载流子容易复合,光利用
收稿日期:2012-0704修改稿日期:2012-0730
基金项目:福建省科技厅重点项目(2012H0019);福建省教育厅项目(JA10074,JB09052)
作者简介:刘宪(1985-),男,山西朔州人,福建师范大学在读硕士研究生,师从陈日耀教授级高工,主要从事膜科学、电
化学、环境科学等方面研究。电话:13509356413,E-mail:rychen@finu,edu.cn