均匀设计法优选低温等离子体改性阳离子交换膜耐氯氧化性能

陈存凯¹，丁昀¹，云倩¹，李昕¹，杨庆^1,2

1. 兰州交通大学环境与市政工程学院2. 兰州交通大学寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心

摘 要：利用离子交换膜构建双膜三室电积生产金属钴是一种新的绿色湿法冶金工艺。目前市场上普通的非均相阳离子交换膜应用于该工艺时易被阳极生产的次氯酸氧化而造成膜性能下降,影响工艺效果,因此提高离子交换膜的耐氯性能是该工艺的核心技术。通过均匀试验设计,对阳离子交换膜进行低温等离子体改性,选用聚偏氟乙烯(PVDF)为接枝溶液,以期在膜表面产生高键能的含氟键官能团保护层,改善离子交换膜的耐氯氧化性能。利用活性氯浸泡法模拟实际应用中的强氧化环境,以氯离子泄漏率为表征指标,利用软件SPSS 23对均匀试验数据进行回归分析,得到实验数据显著性回归方程(R2=0.972);通过对方程系数进行t检验,挑选出影响最为显著的四个因素——等离子体放电电流强度、放电时长、接枝浓度、接枝时长;最后采用反演结合等值线图方法对方程进行寻优,预测得到的优化改性参数为:放电电流6A,放电时长5min,接枝液浓度8%,接枝时长60min。最终的验证试验表明,改性后离子交换膜的氯离子泄漏率较原膜降低了57.56%,膜的耐氯氧化性能大幅提高。

关键词：均匀设计;低温等离子体;离子交换膜;氯离子泄漏率;改性优化;