具有不同取代基数量铁酞菁衍生物改性双极膜的性能研究.pdf

第42卷第4期
应用化工
Vol 42 No 4
2013年4月
Applied Chemical Industry
Apr.2013
具有不同取代基数量铁酞菁衍生物
改性双极膜的性能硏究
陈丽金,陈日耀,胡艳玉,陈震,陈晓,郑曦
(福建师范大学环境科学与工程学院,福建福州350007)
摘要:分别用具有不同取代基数量铁酞菁衍生物加入羧甲基纤维素钠(CMC)阳离子交换膜中,制备改性的
CMC/CS双极膜(BPM,CS:壳聚糖)。结果表明,经铁酞菁改性后,阳膜的离子交换容量、亲水性和双极膜的机械性
能均获得提高,双极膜的溶胀度下降。此外,改性后,铁酞菁衍生物可在双极膜中间界面层形成高荷电区,促进水
解离,降低膜阻抗和槽电压。当电流密度为60mA/ecm2时, Fe, Pc2( COONA)12-CMC/ CS BPM,FePe( COONA)a-CMC/
CS BPM,FePe( COONA)4-CMC/ CS BPM和CMC/ CS BPM的膜电压分别为5.6,6.2,6.5,8.9V。
关键词:铁酞菁;改性;羧甲基纤维素;亮聚糖;双极膜
中图分类号:O646
文献标识码:A文章编号:1671-3206(2013)04-0661-04
Preparation and characterization of bipolar membrane modified by
iron-phthalocyanine with different amounts of carboxyl groups
CHEN Li-jin, CHEN Ri-ya0, HU Yan-yu, CHEN Zhen, CHEN Xiao, ZHENG Xi
(College of Environment Science and Engineering, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
Abstract: Iron phthalocyanines(P)with diferent uantities of carboxyl oups were added ino caroxy
methylcellulose (CM cation exchange membrane to prepare the modified CM/CS bipolar membranes
(BPMS, CS: chitosan Results showed that after modification by iron phthalocyanines, the ion exchange
capacity and hydrophilicity of CMG membrane and the mechanical properties of the BPM increased, and
the swelling degrees of the BPM decreased. Furthermore, a high charge density area formed in the inter
layer of the BPM after modification, which sped up water dissociation, lowered the membrane impedance
and the cell voltage. At the current density of 60 MA/cm, the cell voltages of Fe, Pc2(COONA)12-CMC/
CS BPM, Fepc(COONA)R-CMC/CS BPM, Fepc(COONA)A-CMC/CS BPM and CMC/CS BPM were 5.6
6.2, 6.5 V and 8.9 V respectivcly
Key words: iron phthalocyanine; modification; carboxymethylcellulose; chitosan; bipolar membrance
双极膜(BPM)是一种新型的离子交换复合膜,八羧基铁酞菁[FePc( COONA)]和十二羧基双核铁
由阴离子交换膜层(AM)和阳离子交换膜层(CM)酞菁[Fe2Pe2( COONA)12]改性双极膜阳膜层,研究
复合而成。当将它置于阴、阳两电极之间时,在具有不同取代基数量铁酞菁衍生物改性双极膜对其
高电场强度作用下,双极膜中间界面层(阴、阳两膜各方面性能的影响。
层内侧及其邻近区域以)中的水将发生解离,生1实验部分
成H'和OH。提高双极膜的水解离效率,从而降
1试剂与仪器
低膜电阻和槽电压一直是近年来国内外双极膜研究
羧甲基纤维素钠(CMC,粘度约为300
的热点。陈目耀等利用单核金属酞菁衍生物改800Pa?s)、均苯四甲酸二酐、聚乙烯醇(PVA,分子
性双极膜阳膜层,硏究表明,金属酞菁衍生物具有良量为50002000戍二醛均为化学纯;壳聚糖
好的催化双极膜中间界面层水解离能力。本研究在(CS,脱乙酰度=90%),生化试剂;其它药品均为分
此基础上,分别用四羧基铁酞菁[FePe( COONA)]、析纯;实验用水为二次蒸馏水。
收稿日期:2013-02-16修改稿日期:2013-02-28
基金项目:福建省科技厅重点资助项目(201210019);福州市科技局项目资助(2012-C-116)
作者简介:陈丽金(1987-),女,福建漳州人,福建师范大学在读硕士研究生,师从陈日燿教授级高工,主要从事膜科学
电化学、环境科学等方面的研究。电话:13509356413,E-mil:richen(@fnmu,edu.cn