（应用化学专业论文）非均相离子交换膜的制备和表征.pdf

中国科学技术土学硕士革业论文 摘要 本文用一种新的制备异相离子交换膜的方法一相转换法来制备了耐高温、耐溶 剂的非均相阳离子交换膜，即以磺化的聚苯硫醚( p p s ) 为聚电解质，以聚醚砜( p e s ) 、 酚酞侧基聚芳醚酮( p e e k - c ) 及其磺化产品为基体材料制备非均相阳离子交换膜， 考察所制备的膜离子交换容量、含水率、膜电阻、迁移数、固定基团浓度、扩散系 数、流动电位及通量等性能，并研究了热处理对于这些性能的影响。 p e s s p p s 异相阳离子交换膜的制备和表征 通过相转化法制得p e s s p p s 异相阳离子交换膜，调整配比和粒度可使膜的性 能在一定的范围内进行调节，显示了用相转化法制备异相离子交换膜的可行性和灵 活性，此外采用纤维布增强可以使膜具备较好的强度。 2 、s p e e k c s p p s 半均相阳离子交换膜的制备和表征 通过相转化法制得的半均相阳离子交换膜具备了异相阳离子交换膜和均相阳 离子交换膜的优点，如电性能接近均相阳离子交换膜而机械性能接近异相阳离子交 换膜等。膜的性能可以通过基体的磺化度、配比等制膜条件的选取来调节。 3 、热处理对膜性能影响的研究 研究结果表明热处理可以改善膜的性能，并可以通过合理确定处理的时间和温 度等参数来调节膜的性能。 本研究的意义在于将通常用于均相膜制备的相转化法应用于非均相阳离子交 换膜的制备，这种方法避免了以往路线的诸如树脂难以粉碎、需要高温加压的缺点， 同时所制得膜具有耐高温、耐溶剂性能，可以预期这种新的方法具有非常广阔的应 用前景。 关键词：异相膜，半均相膜，阳离子交换膜，磺化，聚苯硫醚，聚醚砜， 酚酞侧基聚芳醚酮。 i 中国科学技术太学硕士毕业论文 a b s t r a c t as e r i e so f n o n h o m o g e n o u sc a t i o n - e x c h a n g em e m b r a n e sw h i c ha r ea b l et oe n d u r eh i g h t e m p e r a t u r ea n ds o l v e n t sh a v eb e e np r e p a r e du s i n gs u l f o n a t e dp o l y ( p h e n y l e n es u l f i d e ) ( s p p s ) p o w d e ra sp o l y e l e c t r o l y t ea n dp o l y ( e t h e rs u l f o n e ) ( p e s ) ，p h e n o l p h t h a l e i np o l y ( e t h e re t h e r k e t o n e ) a n ds u l f o n a t e dp h e n o l p h t h a l e i np o l y ( e t h e re t h e rk e t o n e ) a sb i n d e r t h em e m b r a n e s f u n d a m e n t a lp r o p e r t i e s ，s u c ha s i o n e x c h a n g ec a p a c i t y ，w a t e rc o n t e n t , e l e c t r i c a lr e s i s t a n c e ， t r a n s p o r tn u m b e r ，d i f f u s i o nc o e f f i c i e n to f e l e c t r o l y t e s ，t h es t r e a m i n gp o t e n t i a l ，e t c 。a sw e l l a st h e e f f e c to fh e a t i n gt r e a t m e n th a v eb e e ns t u d i e d t h em a i nr e s u l t sa n dc o n c l u s i o n sc a nb e s u l d a t i a r j z e da sf o l l o w s ： 1 p r e p a r a t i o na n d e v a l u a t i o no f h e t e r o g e n e o u sm e m b r a n e sf r o mb l e n d so fs p p sa n dp e s t h er e s u l t ss h o wt h a t h e t e r o g e n e o u sm e m b r a n e sw h i c hh a v en o v e lp r o p e r t i e sc a nb e p r e p a r e db y t h es o l u t i o n c a s t i n g i m m e r s i o nm e t h o d t h ef u n d a m e n t a lp r o p e r t i e s c o u l db e a d j u s t e de a s i l ya tc e r t a i nr a n g eb yj u s tc h a n g i n gt h es i z ea n dl o a d i n go fs p p s s u p p o r t e dw i t h s u i t a b l er e i n f o r c e dm a t e r i a l ，t h em e c h a n i c a ls t r e n g t ho f t h em e m b r a n e sc a nb e g r e a t l yi m p r o v e d 2 ，p r e p a r a t i o na n de v a l u a t i o no f n o v e ls e m i - h o m o g e n o u sc a t i o np e r m e a b l em e m b r a n e s f r o mb l e n d so fs p p sa n ds p e e k - c p r e p a r e ds e m i h o m o g e n o u s c a t i o n p e r m e a b l e m e m b r a n e s b y t h es o l u t i o n c a s t i n g - i m m e r s i o nm e t h o dh a v eb o t ht h ea d v a n t a g e so fh o m o g e n o u sc a t i o nm e m b r a n e sa n d h e t e r o g e n e o u s c a t i o nm e m b r a n e s t h a ti s ，t h e i re l e c t r o c h e m i c a l p r o p e r t i e s a r ec l o s e st o h o m o g e n o u sa n d t h e i rm e c h a n i c a l p r o p e r t i e sn e a r t oh e t e r o g e n e o u s m e m b r a n e s b ya d j u s t i n g t h e p a r a m e t e r so f m e m b r a n ef o r m a t i o n ，s u c ha st h es u l p h o n a t i o nd e g r e eo fp e e k = ca n dt h el o a d i n g o fs p p s ，as e r i e sm e m b r a n ef o rd i f f e r e n tp u r p o s ec a nb eo b t a i n e d 3 t h ee f f e c to f t h eh e a t i n gt r e a t m e n to nt h en o n - h o m o g e n o u sm e m b r a n e s u s i n g av e r y s i m p l e a n d e a s y c o n t r o l l e dm e t h o d ，t h eh e a t i n gt r e a t m e n t ，o n ec a n e f f i c i e n t l yi m p r o v et h ep r o p e r t i e so fn o n - h o m o g e n e o u sm e m b r a n e s t h ee f f e c to f t h et r e a t m e n t i sj u s td e p e n d a n to nt h et i m ea n dt h et e m p e r a t u r eo f t h eh e a t i n gt r e a t m e n t i i 中国科学技术大学硕士毕业论文 t h es i g n i f i c a n c eo ft h i s s t u d yi s t h a tan e wr o u t ef o rp r e p a r i n gt h en o n - h o m o g e n e o u s m e m b r a n e sw a s p r o p o s e d c o m p a r e dw i t hac o n v e n t i o n a lr o u t e ，t h es t e p so fm i l l i n gr e s i n si n t o f i n ep o w d e r sa n dt h ep r e s s i n gp r o c e d u r ea th i g ht e m p e r a t u r ea r ea v o i d e da n dt h u si t p e r m i t sa s i m p l et e c h n i q u ef o rt h ep r e p a r a t i o no fs u e hm e m b r a n e s m o r e o v e r ，t h ec h a r a c t e r i s t i cb e i n ga b l e t oe n d u r e h i g ht e m p e r a t u r ea n d s o l v e n t sm a k e st h em e m b r a n e sb e a p p l i e d i nm a n yf i e l d s k e y w o r d s ：h e t e r o g e n e o u sm e m b r a n e ，s e m i - h o m o g e n o u sm e m b r a n e ， c a t i o ne x c h a n g em e m b r a n e ， s u l f o r m t i o n , p o l y ( p h e n y l e n es u l f i d c ) ( p p s ) ，p o l y ( e t h e rs u l f o n e ) ( p e s ) ， p h e n o l p h t h a l e i np o l y ( e t h e r e t h e r k e t o n e ) ( p e e k - c ) 工工工 中国科学技术文学硕士毕业论文 第一章绪论 1 1 概述1 1 5 l 离子交换膜是膜状的离子交换树脂，它包括三个基本组成部分，即高分子骨 架、固定基团及基团上的可移动离子。因此同离子交换树脂一样，按照其带电荷 的种类不同主要分为阳离子交换膜和阴离子交换膜。阳离子交换膜( 简称阳膜) 的膜体含有带负电的固定电荷，因此它能选择透过阳离子而阻挡阴离子的透过。 阴离子交换膜( 简称阴膜) 的膜体则含有带正电的固定电荷，因此它能选择透过 阴离子而阻挡阳离子的透过。对于离子交换膜，凡是被膜阻挡的离子称为同离子 ( 电荷符号与膜固定电荷相同) ，反之为反离子。因此阴阳膜的同离子和反离子是 互为相反的。 对于阳离子膜，其活性基团主要有：磺酸基( s 0 3 h ) 、磷酸基( p 0 3 h 2 ) 、 膦酸基( o p 0 3 h ) 、羧酸基( - - - c o o h ) 、酚基( 吒6 h 4 0 h ) 以及砷酸基( a s 0 3 2 ) 和硒酸基( - - s e 0 3 ) 等；而阴离子交换膜的活性基团主要有伯、仲、叔、季四种胺 的胺基和芳胺基等，如：n h 3 + 、- r n h 2 + 、r 2 n h + 、一r 3 卜r 、_ r 3 p + 、一r 2 s + 。 图1 ，1 给出了磺酸型阳膜和季胺型阴膜的结构示意图。 磺酸型阳膜： 季胺型阴膜： 基膜 固定基团 h + 解离离子 活性基团 基膜 固定基团 oh 。 解离离子 、- - - - - - - - - v - - - - - - - - - - - 一 活性基团 图1 1 磺酸型阳膜和季胺型阴膜的结构示意图 1 中国科学技术土学硕士毕业论文 交换基团的种类不同对膜的电阻和选择性有很大的影响，如磺酸基团在整个 p h 值范围均是离解的，而羧基在p h 3 0 0 目( m n ) 三种粒 度的粉体，其相应的粒径分别为1 5 0 7 6 m ，7 6 5 4g m 和 3 0 0 m n ) 而配比不同的增 强膜基本性能，由表中可见：由于引入了惰性的纤维布，使i e c 和含水率均有所 下降，膜迁移数基本未变，而膜电阻有所上升；扩散系数没有因为纤维布的存在 而上升，其原因能够从膜的相转化法制各过程角度解释，因为非支撑膜，料液是 直接与玻璃板接触，浸入水中后，溶剂主要从上表面扩散到凝胶浴中；而支撑膜 的溶剂可以从上下两面扩散，因而更快。总的说来，支撑膜的性能，除了使膜的 强度大幅度提高和膜电阻微量上升以外，其它性能与非支撑膜相比没有非常明显 的改变。 表2 2s p p s 粒径相同( 3 0 0 m n ) 、配比不同的支撑膜主要性能 2 3 中国科学技术土学埙士丰业论文 2 6 小结 本章主要用相转换法制备p e s s p p s 异相阳离子交换膜，其中p e s 作为膜的 基体，而s p p s 作为聚电解质分散在p e s 中。这种新方法不需要复杂的粉碎装置、 高温下加压等程序，因而显得简单、经济且方便。 正如前面的讨论，用相转换法制备的离子交换膜的基本特性，如离子交换容 量、含水率、电阻、迁移数以及扩散系数等性能主要决定于s p p s 的粒度和含量。 采用合适的增强材料可以大幅度提高膜的强度。因此，通过调整s p p s 的粒度和含 量就可以得到具有不同迁移数、含水率以及电阻等性能以满足不同的实际需要， 从而可以在电渗析和扩散渗析中代替均相膜。 中国科学技术土学硕士毕业论文 第三章s p e e k - c s p p s 半均相阳离 子交换膜的制备和表征 异相离子交换膜和均相离子交换膜因分别具有独特的特性而相互补充，如均 相膜电性能优良而机械性能差，异相膜则相反。丰富的实际需要往往要求综合二 者的优点，或者说避免二者的缺点，即既要有合适的电性能，又要有较好的机械 性能。一种新的离子交换膜一半均相离子交换膜可以满足这类需求。本文采用具 有有限磺化度的基体代替惰性的p v c 或者p e s 来制备离子交换膜可以得到一类新 的交换膜一半均相离子交换膜，从而得到具有均相和异相离子交换膜的优点，即 具有合适的电性能和机械性能的耐温、耐溶剂的阳离子交换膜。 在上一章我们基于聚醚砜( p e s ) 和磺化聚苯硫醚( s p p s ) 制备了异相阳离 子交换膜的基础上，本章继续研究基于磺化聚芳醚酮( s p e e k c ) 和磺化聚苯硫 醚( s p p s ) 的半均相离子交换膜。重点讨论不同的p e e k c 磺化时间和s p p s 的 配比对膜性能的影响。 3 1 膜材料 聚苯硫醚的性能见2 1 所述，以下简要介绍p e e k - c 及其性能特点 聚芳醚酮是七十年代末，八十年代初兴起的一类具有独特的耐热性、耐疲劳 性、耐辐射性、化学稳定性、阻燃性和介电性以及亲水性等性能均优异的工程塑 料，广泛应用于航天、军事、电子、信息、核能和精密仪器等领域。对于没有侧 基的聚芳醚酮，由于p a e k 刚性骨架的特点，一般熔体粘度高且难溶于一般有机 溶剂，不利于加工成型；采用引入较大侧基的方法来对p a e k 的改性，有效降低 分子链间作用力，但不破坏分子主链的刚性，因而可以使其保持高的耐热等级并 且易溶于常规有机溶剂，降低性能价格比以及扩大应用范围。p e e k c 就是改性 聚芳醚酮类聚合物中的一种，它是在聚芳醚酮的主链上接有酚肽侧基，是一种具 有高t g ( 2 3 0 c ) 的无定形热塑性树脂，燃烧性v 一0 级，燃烧时发烟量小，自润 滑，耐高温水解及辐照、耐酸、碱及烷烃等化学试剂。可溶于二甲基甲酰胺( d m f ) 2 5 中国科学技术土学硕士毕业论文 等溶剂，是制各分离膜的理想材料，但因为其高磺化度的产品易溶于水且机械强 度下降，因而不适合用来单独制备阳离子交换膜。本研究用不同磺化度的p e e k c 作基体制备半均相阳离子交换膜。其分子结构单元为： 七。坠c 徊卜心i 馘 l 颐 b 抽 0 o 图3 1p e e k - c 的结构单元图 3 2 实验材料、仪器 3 2 1 实验材料 浓硫酸( 9 8w t ) 、发烟硫酸( 2 0 s 0 3 ) 、n ，n - - - 甲基甲酰胺( d m f ) 、酚酞 侧基聚芳醚酮( p e e k - c ) 以及聚苯硫醚( p p s ) 等均从国内市场购买。 3 2 2 分析药品 k c l 一分析纯，中国医药( 集团) 上海化学试剂公司： n a c l 一分析纯，中国医药( 集团) 上海化学试剂公司； h c l 一分析纯，上海振兴化工厂； n a o h 一分析纯，中国医药集团上海试剂公司。 3 2 - 3 实验仪器 万用表- - d t 9 2 0 5 ； 电导率仪一d d s 一11 a ： 真空泵一上海真空泵厂： 扩散渗析池一自制 2 6 中国科学技术土学硕士毕业论文 膜电位测定装置一自制； 膜电阻测定装置一自制： 流动电位和通量测定装置一自制。 3 3 膜的制备 p p s 的磺化及表征参见2 3 1 。 本实验所用的s p p s 粉体的粒度为 2 0 0 ( m n ) ，其相应的粒径 7 6 1 x r a ，离子 交换容量为2 6m e q g 。 3 3 1p e e k c 的磺化【3 7 - 3 9 | 将p e e k c 树脂在烘箱中1 0 0 0 c 烘干6 小时，然后将适量的p e e k - c 加入一 定量的6 0 * ( 2 浓硫酸中，反应混合物在6 0 c 下连续搅拌反应不同时间以达到不同的 磺化度：然后将反应物在冰水中析出，洗去游离酸直至中性，再在6 0 c 下干燥2 4 个小时得到不同磺化度的s p e e k - c 待用。 分别取少量p e e k c 和s p e e k - c 样品测红外光谱，通过比较( 如图3 _ 2 ) 可见， 磺化后产品在波数1 2 7 8 2c m 1 处有新的吸收峰，该峰归属于磺酸基o = s = o 的对 称伸缩振动，这证明了磺酸基的存在。 图3 2p e e k - - c 和s p e e k - - c 的红外光谱图 2 7 中国科学技术文学硕士毕业论文 本实验所用的s p e e k - c 有三种，它们的磺化时间分别为0 、1 5 、3 小时，相 应的离子交换容量分别为0 、o 3 5 、0 5 5m e q g 。 3 3 1 2 膜的制备 本实验是采用相转化法制备s p e e k o c s p p s 非均相阳离子交换膜，先将一定 比例的s p e e k - c 、s p p s 在合适的溶剂中混合成糊状，再通过控制相转化条件制备 成膜。膜的结构可以通过相转化过程的条件如温度、湿度和时间等来控制。具体 操作步骤为： 以s p p s 和不同的基体( 如p e e k c 和s p e c ) 为膜材料，二甲基甲酰胺 ( d m f ) 为溶剂，按一定的比例配置成三元或四元体系的溶液，配制好的溶液真空 脱泡后用玻璃棒在洁净干燥的玻璃板上刮制成一定厚度的膜，立即浸渍于低温水 中成膜，膜经充分清洗除去溶剂后再进行预处理。 涂布增强膜的制备方法基本相同，只是将溶液涂在增强布上。 3 4 膜的表征2 0 , 2 9 - 3 1 】 本实验主要考察膜的离子交换容量、含水率、膜电阻、迁移数、扩散系数、 固定基团浓度、流动电位和通量这几种性能。在测定膜性能前要对膜进行预处理： 把已制成的膜用酸碱交替处理再剪成4 x 4 厘米各三块分别用于性能测定。其中离 子交换容量、含水率、膜电阻、膜迁移数、扩散系数等具体测定均与第二章的方 法相同，参见2 4 节。这里只介绍流动电位和通量的测定方法 如图所示，流动电位和通量可以用的同一装置进行，由有机玻璃制成的分别 装有a g a g c l 电极上下两室将膜夹在中间，膜的有效容积a 为3 9 4 e m 2 ，用o 1m k c l 充满上下两室，首先测定不同压力p 下的电压e ，流动电位就等于f p ： 通量口) 是在0 3 m p a 压力p 下测量一定时间溶液的流出量v ，按式f = v ( a t a r , ) 计算求得，其中v 是流出溶液的总体积。 所有试验都是在室温下进行。 2 8 中国科学技术史学硕士毕业论文 图3 3 流动电位和通量测试装置示意图 2 9 中国科学技术大学硕士毕业论文 3 5s p e e k c s p p s 半均相阳离子交换膜的性能4 0 】 3 5 1 膜的外观形态 与p e s s p p s 类似，膜的一些外观性能反映了树脂s p p s 与基体p e e k - c ( 或 s p e e k - c ) 的兼容性、膜的均一性和机械性能。因此，p e e k c s p p s 半均相阳离 子交换膜的外观性能如表3 1 所示。 表3 1 不同p e e k - c 的磺化时间和配比的膜外观形态( 湿态厚度0 5m m ) 0 ( i e c = 0m e q g 1 干膜) 韧性 韧性 韧性 韧性 韧性 脆性 8 0脆性 从表中可见；对于所有考察的基体( p e e k c 和s p e e k - c ) ，随着树脂含量的增 加，膜逐渐由韧性向脆性转变表明树脂一基体的兼容性随着s p p s 增加而变差；此 3 0 加 巧 驺 卯 钉 中国科学技术土学硕士丰业论文 外，膜的外观也随着s p e e k - c 的磺化度的变化而变化，比如：当p e e k c 没有被 磺化时树脂的添加量可高达7 5 仍为韧性，而当磺化时问为1 5 h ( i e c = 0 3 5 m e q 百) 和3 o h ( i e c = 0 5 5m e q 矿1 ) 时，s p p s 加入量分别为5 0 和3 3 就开始 变脆。说明p e e k c 的磺化时间越长，即磺化度越高，树脂所能达到的配比越小。 这主要是因为：对于s p e e k - c 来说，不仅因为磺化度越高，强度越低，而且从相 转换法制膜的机理角度看，亲水性越好导致溶剂( d m f ) 快速扩散以至膜变得疏 松，从而也使膜的强度下降。 3 5 2 离子交换容量和含水率 离子交换膜的交换容量一项重要性能指标，因为要使所制备阳离子交换膜能 够应用于实践，合适的离子交换容量和含水率是最基本的前提。如图3 4 所示，无 论s p e e k - - c 的磺化的时间是多少，s p e e k c ，s p p s 膜的离子交换容量均随树脂 ( s p p s ) 的增加而线性增加，并且与理论曲线相符；但不同的磺化度的s p e e k - - c 所制得的膜的曲线斜率有些不同：s p e e k - - c 的磺化度越高，斜率越小。这是因 为膜的功能基团主要来自膜的两个组成部分：基体和树脂。当膜的总重一定时， 树脂越多，则基体越少，因此，i e c 的净增加由这两部分共同决定，s p e e k - - c 的 磺化度不同，其数量变化对膜总的i e c 的影响不同，因而使斜率不同。 s p p s f w w ) 图3 4s p p s 树脂含量和p e e k c 的磺化时间对离子交换容量的影响曲线 3 1 中国科学技术土学硕士毕业论文 至于含水率，它随着s p p s 的增加而增加，其原因在于荷电膜的含水是因为亲 水性基团的存在，因而与i e c 成正相关的关系；此外，膜的结构等因素也有一定 的影响。如图3 5 所示：在s p p s 含量相同时，含水率随s p e e k c 磺化度的增加 而大幅度地增加，这一方面是由于i e c 的增加，更主要的是由于磺化的s p e e k c 的自身亲水性强和强度下降所至。 通过调整s p e e k - c 的磺化时间以及s p p s 的含量，可以制得具有不同离子交 换容量和含水率以满足多种多样的实际需求。 喜 暑 磊 e 言 占 f 2 f s p p s ( w m 图3 5s p p s 树脂含量和p e e k - c 的磺化时间对含水率的影响曲线 3 5 3 膜电阻 作为一个离子交换膜，不仅需要适当的离子交换容量和含水率，同时还需要 较低的电阻。如图3 6 所示：膜电阻随着s p p s 含量的增加而减小，值得注意的是： 用p e e k - - c 作基体的膜电阻随s p p s 含量的增加而急剧下降，而以磺化p e e k - - c 作基体的膜电阻很低且随着s p p s 的含量增加交化很小。其原理在于离子的传导机 理，系统论述参见文献阻”q 。简单地讲，荷电膜的离子传导主要基于两个因素： 水含量和活性点( i e c ) 。如2 5 3 所述，膜分疏水区、活性区和空隙区三个区域， 与活性区吸附离子相反离子的粒子主要由活性区通过膜，而与活性区吸附离子相 同离子的粒子主要通过空隙区通过膜，所以膜的活性区和空隙区均对电导起作用。 因此，由绝缘膜向导电膜转变的必要条件是：具有连续的活性和空隙区域。活性 3 2 中国科学技术史学硕士毕业论文 点越多，越多的导电区域，膜的导电性越好。在这里，异相膜p e e k - - c s p p s 中， s p p s 作为活性点的唯一供给者，含量低时，连续性差，电阻高；只有达到一定的 含量时，连续性改善，电阻才会较大幅度下降。而s p p s s p e e k - c 膜，由于膜的 两个主要成分：s p p s 和s p e e k - - c 均提供活性点，因而即使没有s p p s ，s p e e k - - c 也能提供足够的活性点用来传导离子，s p p s 的增加只能适当降低膜电阻，因而 不存在大幅度下降的情况。 s p p s f w w ) 图3 6s p p s 树脂含量和p e e k - c 的磺化时间对膜电阻的影响曲线 3 5 4 膜迁移数 不同s p p s 含量和不同s p e e k c 磺化时间的阳离子交换膜的选择渗透性是 通过测量膜在0 2 m ，o 1 m k c i 中的浓差电位来表征的。从图3 7 可以看出，膜迁移 数随着树脂含量的增加而增加，相对于异相膜p e e k c s p p s ，半均相膜 s p e e k _ c ，s p p s 的迁移数相对有所下降，对于不同磺化度的半均相膜 s p e e k - c s p p s 膜的迁移数随着磺化时间的增加而增加。根据相关理论 2 9 , 3 3 - 3 6 l ，我 们知道迁移数与固定离子浓度一般呈正相关关系。不同s p p s 含量和不同磺化度的 s p e e k - c 阳离子交换膜的固定离子交换浓度，如图3 8 所示，从中可以看到，固 定基团浓度随着s p p s 含量和p e e k - c 磺化时间的变化而变化的趋势与图3 7 类似。 此外，这种现象还可从膜的结构角度解释，因为相转换法制得的膜具有致密的表 层和较疏松的次表下层，如果用p e e k - - c 作基体，由于溶剂与聚合物的作用较弱， 中国科学技术土学硕士毕业论文 使膜的表层厚且致密，导致膜的迁移数高；而用s p e e k - - c 作基体，情况则相反， 由于溶剂与聚合物的作用较强，使膜的表层薄且疏松，导致膜的迁移数降低；对 于同是后一种情况，迁移数则随着i e c 的增加而增加，或者说随着s p e e k - - c 磺 化时间的增加而增加。 s p p s f w w ) 圈3 7s p p s 树脂含量和p e e k - c 的磺化时间对迁移数的影响曲线 图3 8s p p s 树脂含量和p e e k - c 的磺化时间对固定基团浓度的影响 3 5 5 扩散系数 如图3 9 所示，扩散系数随着s p p s 含量和s p e e k c 磺化时间的增加而增加。 不难理解，离子交换膜中电解质的传递由两个重要的因素：活性点和活性点的分 布。前者可以吸引电解质中的反离子，后者决定离子通道的好坏。因此活性点的 3 4 中国科学技术土学硕士牛业论文 增多和活性点的均匀分布有助于提高膜的扩散系数。因此膜的扩散系数随着树脂 含量增加和s p e e k