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随着工业的快速扩张和人口的快速增长,资源短缺和环境污染的问题日益突出,使得开发资源回收和污染治理的技术变得越来越紧迫。电渗析脱盐技术作为一种高效、环保的膜分离技术,在海水淡化、污水处理、资源回收以及食品加工等领域展现出了广阔的应用前景。离子交换膜作为电渗析脱盐装置的核心部件,膜性能的优劣直接影响电渗析脱盐性能。电渗析脱盐过程要求离子交换膜应具有较高的离子交换容量(IEC)、合适的吸水率(WU)、较低的溶胀率(SR)、优良的离子导电率和阴阳离子选择透过性(P)。本文从分子设计的角度出发,研究了不同疏水组分共聚对阴离子交换膜(AEM)理化性质和电渗析脱盐性能的影响,同时将长疏水烷基侧链、串联双离子、及疏水烷基修饰的串联双离子引入聚苯醚(PPO)AEM,研究结构变化带来的离子选择透过性和面电阻(R_m)的变化及对电渗析脱盐性能的影响。主要研究内容如下:(1)将联苯双酚(BP)、双酚A(BPA)和双酚芴(FBP)引入聚芳醚砜AEM,制备得到三种具有相似IEC的不同疏水结构的AEM。研究表明,具有更小空间结构的刚性共聚单元(BP)能够降低膜的吸水溶胀,提高膜内固定电荷密度,提高膜的P和降低R_m,表现出最优的电渗析脱盐效率。(2)将N,N-二甲基十八胺(DMODA)引入聚苯醚阴离子交换膜制备得到一系列具有不同IEC的长侧链蝌蚪型AEM。小角度X射线和透射电子显微镜测试表明制备得到的蝌蚪型AEM具有明显的微观相分离聚集结构。当IEC为1.71 mmol/g时,PPO-DMODA膜的综合性能最佳,其WU和SR分别为13.5%和3.8%、R_m为2.8Ωcm~2、P为95%,电渗析脱盐电流效率和盐通量达到88.7%和80.61 mg/(m~2 s),能量损耗为2.56k Wh/kg。(3)在PPO上引入具有脂肪链结构的N,N,N,N-四甲基乙二胺(TMEDA)串联双离子、桥环构型的三乙烯二胺(DABCO)串联双离子、芳环构型的4,4-联吡啶(DP)串联双离子,制备了不同串联双离子修饰的聚苯醚AEM(PPO-TMEDA-Me、PPO-DABCO-Me、PPO-DP-Me)。通过透射电子显微镜测试发现,具有相似IEC时,具有脂肪链结构的串联双离子修饰的PPO-TMEDA-Me膜具有更明显的亲疏水微观相分离结构并表现出最佳的综合膜性能(R_m=1.92Ωcm~2,R_m=93.2%)和电渗析脱盐性能(η=89.3%,J=75.39 mg/(m~2 s),EC=1.69 k Wh/kg)。(4)为进一步降低串联双离子修饰的聚苯醚阴离子交换膜的离子选择透过性,以疏水侧链修饰串联的双离子,制备得到一系列具有不同IEC的己基修饰乙二铵双离子阴离子交换膜(QPTs)。研究表明,疏水烷基侧链可以增强抑制QPTs膜的吸水能力并增强亲疏水微观相分离能力,其中在IEC为2.33 mmol/g时,QPT-4具有最低的R_m(1.60Ωcm~2)和优异的P(94%)。膜的WU和SR为14.1%和5%,电渗析脱盐电流效率和盐通量达到89.14%和75.57 mg/(m~2 s),能量损耗为2.16 k Wh/kg。