新型聚苯并咪唑(PBI)的纳滤膜的分离硫酸铬的高碱卤水为促进氯碱Process工艺.pdf

第 1 页新型聚苯并咪唑（ PBI）的纳滤膜的分离 硫酸铬的高碱卤水为促进氯碱 工艺 凯王大雄涌， *和拉吉拉贾戈帕兰 化学与生物分子工程系，国家统一V 分校整形外科新加坡， 4 工程直接还原铁V 首页 4，新加坡 117576 由于雇用了从集中硫酸纳滤膜去除氯的潜力已碱卤水 被调查聚苯并咪唑（ PBI）的被选为编造纳滤中空纤维膜 通过干湿相转化， 因为其具有强大的机械强度和优良的技术 化学稳定性饲料的解决办法是集中卤水的二百五十三点三克蜇组成- 1 氯化钠，九点七克孛- 1 钠2 苏4 ，和 9.5 国励- 1 钠2 铬4 以 pH值大于 12.65 在所涉方案预算膜表现出较高的硫酸盐 拒绝（高达 98.4％，在 pH 13.25 和 25 杆）和低氯抑制（小于4.0 ％），从而 同时 获得极高的 di-/monovalent阴离子选择性此外，硫酸铬拒绝 增加而增加溶液的pH值和/ 或工作压力令人印象深刻的分离性能 归功于独特的孔隙和收费的特点和优势所涉方案预算因子膜的化学稳定性 结果发现， 平均有效所涉方案预算膜孔径大小约为0.30 纳米半径，接近 对水合硫酸铬阴离子的大小， 但远远大于氯离子的大小，这有助于 以二价阴离子的高分离， 通过规模高技术条件下的离子强度排斥。

导言 在氯碱进程，集中电解 盐水生产氯和苛性钠发生 同时通过电解槽使用离子交换换液布拉涅斯根据对原材料的性质 生产技术，氯化钠（ NaCl），用于 准备电解卤水一般含有杂质 二氧化硫4 2 - 和/ 或铬4 2 - 因此，硫酸负离子， 在补充盐水流低浓度， 逐步积累的电路， 影响利安达，trolysis，这可能导致结果的经营问题 局部降水的膜由于硫酸阴离子 对生命有害的和不可逆转的影响 昂贵的离子交换膜，硫酸水平必须保持 受到控制1 通过各种方法已经提出 硫酸的搬迁，其中包括化学诱导 降水的硫酸钡4 或硬石膏4 ，离子交换，结晶， 和清除2 这些方法是资本密集型和困难 有效地实施在技术或环境条件 限制通过纳滤膜去除方法硫酸 （NF ）的最近成为一种替代办法 有效处理盐水3 纳滤膜是一种压力驱动膜的分色 重刑技术， 已广泛用于分离使用 小中立和带电分子在水溶液中 通过他们的积极纳米孔，孔径， 预计 约 0.5 - 在直径为 2 纳米4 分离机制纳涉及立体（排阻）的影响，静电 之间的号负责（唐南排除）分区相互作用 膜和外部解决方案，和电介质排斥。

5 - 8 纳滤膜去除已经成为一种有效手段 重金属离子废水中的二价阴离子9 那个 液体膜分离理想因子必须有一个强大的 机械强度， 可承受各种压力和必要的 化学稳定性在行动中 本文讨论了制造聚苯并咪唑 （PBI）的因子中空纤维膜具有强大的机械 稳定以保持更高的跨膜压力和neces， 萨利耐化学性， 以维持高碱度和调查 他们离子在高离子强度的分离性能 从集中卤水去除硫酸铬 所涉方案是一类杂环聚合物已 商业开发的塞拉尼斯公司在1983 年，10,11 其化学结构如图 1 所示此外，所涉方案预算 膜是假的用于反渗透的使用， 海水淡化和燃料电池的出色化学和 热稳定性12 - 15 在基本的聚苯并咪唑组 分子，杂环环有两个氮原子，与 隶属氢原子氢作为一个债券 捐助者（- 信息 NH - ），而与孤对氮更 可能是质子受体（- 钕）16 这种独特的特点 为使尽可能间和分子内氢键 结合到分子之间发生所涉方案预算问题因此，所涉方案预算可以成为自我水环境负责， 因为 相邻的苯环 delocalizes咪唑的质子 组17 我们的小组在先前的工作证实polybenz ， 咪唑纳滤膜可以单独苏4 2 - 自 氯- 在中性盐阴离子 / 钠2 苏4 二进制盐溶液18 和 单独的铬铬4 2 - 从高碱度的解决方案。

19 由于中空纤维结构的优点* 通信向谁应该得到解决电子邮箱： chencts @ nus.edu.sg. 65）6516-6645 65）6779-1936 图 1化学聚苯并咪唑（ PBI 结构） 1572 工业英文2007，46，1572- 1577 10.1021/ie061435j中心： $ 37.00 ? 2007 美国化学学会 发布网站 2007 年 2 月 8 日第 2 页自我支持，提供了更高的膜面积比 模块体积，20 制造所涉方案预算因子中空纤维膜 可能有较大潜力的二氧化硫清除4 2 - 从氯碱 碱卤水生产效率高此外，相对较低 中空纤维的制造成本， 使这种膜 利息大规模工业应用 实验组 材料 涂料的所涉方案预算购自赫司特 塞拉尼斯公司，漆，新泽西州，与组成 野生所涉方案预算25.6％，72.4 ％，野生乙酰胺，野生％和2.0 氯化锂 ? - Dimethylacetimide（乙酰胺），乙二醇，氯化钠 （氯化钠），硫酸钠（钠2 苏4 ），铬酸钠（钠2 铬4 ）， 和氢氧化钠（ NaOH ），是根据默克， 德国达姆施塔特无电荷中性溶质甘油， 葡萄糖，蔗糖，棉子糖和供应由秩序 （密尔沃基，威斯康星州）。

的分子量，扩散系数，并 中性溶质和离子斯托克斯半径21 列于表 1 所有化学品被用作欢迎去离子水（毫秒Q，18.0 兆欧厘米）是用于解决方案的准备 所涉方案预算纳滤膜的制备中空纤维及平 表膜 对所涉方案预算聚合物涂料/ 乙酰胺 / 氯化锂 （22.6/75.6/1.8野生％）是通过稀释提供的所涉方案预算 解决方案乙酰胺在中空纤维纺丝条件 列于表 2，和详细的程序规定 其他地方18 经过自来水浸泡 3 天 删除残留 DMAc 和氯化锂，金属制品业空心 纤维膜浸泡在 50％野生甘油水溶液 解决方案 48 小时 ， 然后风干在室温下那个 一个 20 厘米长的中空纤维干组装 一不锈钢管，及纤维丛的两端 被封环氧树脂固化形成薄膜 模块在所涉方案预算中空纤维干燥的冷冻干燥机（ModulyoD，热电公司），在液体骨折 氮，然后遭受一若尔对铂溅射JFC - 1100E 离子溅射设备横截面 morphol - 奥希斯观察与场发射扫描电子 显微镜（通过 FESEM ，日本电子孖士打律师 - 6700 ） 化学分析 中性溶质的浓度 解决办法是测量与总有机碳分析仪 （目录意大利航天局 - 5000A ，岛津公司，日本京都）。

离子 在水溶液中的浓度测定离子 色谱仪（瑞士万通792 基本法集成电路，海利桑，瑞士） 溶液的 pH值测定的 pH计（猎户座 PerpHect pH 计 370）该模型饲料盐水提供的解决方案 克瓦纳凯梅蒂克斯，温哥华，加拿大和有 组成的 253.3 克孛- 1 氯化钠，九点七克孛- 1 钠2 苏4 和 9.5 国励- 1 钠2 铬4 纳滤膜分离程序 纳滤 experi - 发言 ： 均在实验室规模的循环过滤 单位，其他地方的描述22 每一个模块进行了测试 过滤面积约 100 厘米2 由于外表面 中空纤维是一种选择性层，饲料泵浦 入壳，与从管腔渗透退出 方中空纤维进料速度 ，üf ，穿过细胞膜 表面约 1.2 毫秒- 1 ，这是足够高 尽量减少浓度极化效应（重 “ 8000 ） 虚构的所涉方案预算中空纤维膜首次赖斯，tioned以 25杆的压力然后，每个膜样品 遭到了纯净水渗透实验测量 纯粹的透水性 ，P 瓦特 （长米- 2 酒吧- 1 ?- 1 ） 随后，膜样本受到溶质 不同的解决方案， 通过过滤分离实验， 中中性溶质或盐水不同样品的pH值 值。

平均有效孔径大小和孔径 发行可根据溶质运输 接近23 有效截留系数，研究 ? （％）， 是计算公式 其中 C p 和 C f 是在渗透溶质的浓度 和饲料的解决方案，分别为 结果和讨论 形态学研究所涉方案预算中空纤维膜 图 2 说明了膜的结构，它由 四种类型的形态，即非对称外选择性一层皮，指状大孔，一个海绵状的子 结构，以及多孔内皮层在所涉方案预算空心 纤维纺纱，采用水作为外部混凝剂 形成了多孔层外的选择性的指状 大孔非常接近的外层，这表明 其来源可能是由毛细对流和水 在诱导相转化入侵24,25 在海绵状的 附近的皮肤内子是由于延迟期 由溶剂丰富孔组成的流体诱导分离 一乙酰胺 / 乙二醇混合物这种类型的微观结构 中空纤维可以帮助保持高跨膜压力 并随后获得高生产率 膜表征 纯水渗透率 两个所涉方案预算中空纤维被确定为0.19 和 0.17 黑麦草- 2 酒吧- 1 ?- 1 在我们以前的工作，我们核实， 纯净水的渗透性增加， 但平均孔径 跌幅在所涉方案预算的增加拉伸张力图 中空纤维纺18 因此，膜性质istics可以通过精心控制的纺纱工艺那个 新开发的所涉方案预算因子膜的分子大小的孔 在他们选择的层决定渗透通量 和分离性能，可以特点 溶质的运输方法， 手段 ， 以获取平均 有效孔径大小和孔径分布。

对截留 表现为日志- 正常概率函数的溶质 表 1斯托克斯半径扩散系数和溶质和中性离子 在水溶液中（） 溶质/ 离子 兆瓦（七-1 -1 ） 扩散 ? （10 -9 毫秒-2 ） 斯托克斯半径 ?p （纳米） 甘油92 0.79 0.26 葡萄糖180 0.58 0.37 蔗糖342 0.44 0.47 棉子糖504 0.36 0.58 钠+ 23 1.35 0.19 氯- 35.5 2.06 0.12 苏4 2 - 96 1.09 0.23 铬4 2 - 116 1.14 0.22 表 2纺纱条件所涉方案预算纳滤中空纤维 膜 所涉方案预算涂料溶液（质量分数％） 所涉方案预算 / 乙酰胺/ 氯化锂（ 22.6:75.6:1.8） 涂料流量（毫升 / 分钟）3.0 孔流体组成（ wt％） 乙酰胺 / 乙二醇（ 50:50） 孔流体流量（毫升 / 分钟）1.0 空气间隙（毫米）12 卷取速度（米 / 分）45.4 咪唑（ PBI - 甲）， 35.5 咪唑（ PBI - 乙） 外部混凝剂 自来水， 26 （涂料温度（℃）26 （1 孔流体温度（℃）26 （1 室内湿度65 - 70 ％ 层面的喷丝板（毫米） 外径/ 内径 ）1.3/0.5 ? ? ）（1 - 荤p 荤f ） × 100 （1） 工业英文。

化学 46 ，第 5 号，2007 1573第 3 页大小，26,27 即 其中 R ? 是截留 与 r ? 是溶质半径; μ? 是 在 R 的溶质几何平均半径 ? ）50 ％; 和 σ 克 是 几何标准差约μ ? ，定义为比 的 R ? 在 R 值 ? ）84.13 ％ 和 R ? ）50 ％当溶质 拒绝的膜是策划了对溶质的半径 日志- 正态概率坐标，直线获得 同样地 通过忽略的空间位阻和水动力的影响 溶质之间的相互作用及对溶质毛孔 拒绝，平均有效孔径 （μp ）和几何 标准差 （σp ）可以认为是相同的μ ? 和 σ 克 分别因此，基于μp 和 σp ，孔隙 大小的纳滤膜分布可以表示为 概率密度函数28 其中 r p 是膜的有效孔径那个 μ 值p 和 σp 确定位置和锐度 分布曲线，分别为 解决方案（百万分之200）含甘油，葡萄糖，蔗糖， 或棉子糖是用来衡量截留（注册商标 ? ） 因为斯托克斯之间的 半径为 R的关系 ? 和 分子量，分子量这。