聚砜基阴离子交换膜响应面法优化设计及制备 - 化工学报.pdf

第 68 卷 第 4 期 化 工 学 报 Vol.68 No.4 April 2017 2017 年 4 月 CIESC Journal ·1667 · DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157 聚砜基阴离子交换膜响应面法优化设计及制备 杜鹃，王建友，刘颖 （南开大学环境科学与工程学院，天津 300350 ） 摘要：选择低毒、无致癌毒性的材料，创新性地使用冰浴手段，在相对温和的反应条件下制备出氯甲基化聚砜 （CMPSF ），并采用响应面法优化了 CMPSF 的制备条件。结果表明，当冰浴温度 3.3℃、三甲基氯硅烷用量 15.63 ml 、反应温度 35℃、溶剂量 500 ml、搅拌速度200 r ·min−1、催化剂用量 1.52 ml、反应时间40 h 时，CMPSF 的 氯甲基化程度可达最大值 1.443 mmol ·g−1。进一步将优化后的CMPSF 原料季铵化，最终制得聚砜阴离子交换膜 (PSFAEM) 。利用FT-IR 、1H NMR 和 XPS 对各产物的化学结构进行了表征，并测定了阴离子交换膜的主要性能， −1 2 −1 结果表明所制阴膜的离子交换容量为 1.2 mmol ·g 、面电阻为 1.05 Ω ·cm 、含水量为 0.42 g ·g 、溶胀率 为 25.47% ，由热重分析结果可知季铵基团脱落温度为 140℃，所制阴膜的性能满足实际应用中对阴离子交换 膜的要求。 关键词：聚砜；氯甲基化；响应面法；优化；季铵化；合成；膜 中图分类号：TQ 028.8 文献标志码：A 文章编号：0438—1157 （2017 ）04—1667—09 Synthesis of polysulfone-based anion exchange membrane optimized by using response surface methodology DU Juan, WANG Jianyou, LIU Ying (College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300350, China) Abstract: The chloromethylated polysulfone (CMPSF) was prepared under relatively mild reaction conditions by using low toxic and non-carcinogenic materials, while ice-bath was innovatively introduced in the experiment