PVDF膜及电化学性能研究

导读:离子交换膜（IEM）在许多领域被广泛应用，是因为IEM是分离的关键，并且它们优良的性质使其在工艺实践中表现很好。半均相IEM的制备备受关注，实践过程要求IEM具有良好的电化学性质

来源：未知发布日期：2020-09-11 13:59【大中小】

离子交换膜（IEM）在许多领域被广泛应用，是因为IEM是分离的关键，并且它们优良的性质使其在工艺实践中表现很好。半均相IEM的制备备受关注，实践过程要求IEM具有良好的电化学性质、更低的生产成本和更简单的制备流程。制备方法包括官能团的变化，聚合物共混，特定性质添加剂的使用，不同聚合物骨架的选择和利用各种方式改性等。天津津腾实验设备有限公司了解到本实验采用聚氯乙烯（PVC）和氧化铝溶液共混制备聚偏氟乙烯（PVDF）复合膜。PVC是一种耐用的聚合物，具有很强的生物性和化学性能。

氧化铝纳米颗粒被用作PVDF膜制造中的无机材料添加剂，它也是一类稳定的无机材料，耐腐蚀，无毒，亲水性好，高磨蚀性，价格低廉。共混制备PVDF膜，以改善半均相IEM的物理、化学性质，是无机材料掺混改性的不二首选。主要研究PVC-Al2O3溶液在铸造液中的含量对制备半均相PVDF膜性能的影响。

1.膜的表征

(1）含水率。含水率主要表现的是干燥膜和溶胀膜之间的质量差异。将湿膜称重，在烘箱中干燥直至恒量，计算前后质量的变化。

(2）离子交换容量（IEC）。使用滴定法测定。通过将PPA膜浸入2mol/L的NaCl溶液中将H+型膜转化为Na+型膜，以释放H+。然后用0.05mol/L的NaOH和酚酞指示剂滴定溶液中的H+。

(3）膜电位、迁移数和选择性。膜电位是对Donnan平衡和扩散电位的代数和的表征。天津津腾实验设备有限公司了解到在膜的任一侧在环境温度下评估具有不等含量的电解质溶液（KCl溶液）的平衡膜的该参数。

通过连接2个隔室并使用Ag-AgCl电极和万用表（型号DT830B）测量膜电位（搅拌2个隔室以防止边界层形成和含量极化的负面影响）。重复测量直至获得恒定。测定膜电位后可计算迁移数。选择渗透性（PS）是反离子通过膜的优选转运的定量表达。

(4）电阻。在浓度为2mol/L的NaCl溶液中（在25℃下）测量膜电阻。使用PGSTAT-302N电化学工作站，通过交流阻抗法测量，含膜时电阻（R1）和电解质溶液（R2）之间的电阻差（Rm=R1≤R2）计算膜电阻。

(5）氧化性。将制备的PPA膜烘干后，在质量浓度4mg/L的Fe3+的质量分数3%的H2O2水溶液中浸泡48h，测量前后PPA干燥膜的质量变化，是衡量膜抗氧化性的能力。

2.结论
使用PVC和Al2O3作为有机-无机材料制备半均相离子交换膜。通过研究PVC-Al2O3含量对合成膜的性质进行评价。随着制备的膜中PVC-Al2O3纳米颗粒含量的增加，PPA膜的电化学性能有所改善。

综合以上结果表明，通过将PVC-Al2O3的质量分数增加至2%，IEM的含水率和IEC比其余含量膜的效果要明显；同时氯化钾溶液中的膜电位，迁移数和选择性会得到改善，并趋于平衡。在膜中PVCAl2O3的质量分数增加至2%时，区域电阻会降低，在适用膜的要求范围之内，而且随着添加剂含量的增加，膜的抗氧化性达到最稳定。氧化铝共混掺杂制备PVDF膜是很有前途的，可以制备符合不同的工业要求的IEM。

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PVDF膜及电化学性能研究

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