雙極膜電滲析技術(shù)制備季銨堿過程的研究.pdf

1、雙極膜電滲析(BMED)是一種新型的膜分離技術(shù)，是在傳統(tǒng)電滲析(ED)中引入可解離水產(chǎn)生H+和OH-離子的雙極膜構(gòu)成的。該技術(shù)在直流電場(chǎng)作用下能夠?qū)⑺芤褐械柠}直接轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酸和堿，過程不需要引入新物質(zhì)且沒有副產(chǎn)物的產(chǎn)生。相對(duì)于傳統(tǒng)酸、堿生產(chǎn)工藝，雙極膜電滲析技術(shù)具有高效節(jié)能、環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)單等突出優(yōu)勢(shì)。季銨堿（R4NOH）是一類有機(jī)強(qiáng)堿，一般通過處理鹵代季銨鹽(R4NX)的水溶液獲得。因此，結(jié)合兩者特性，作者考慮采用雙極膜電滲析技

2、術(shù)處理季銨鹽的水溶液以獲得相應(yīng)的季銨堿。
　　本文首先對(duì)一種烷基化季銨堿—四丙基氫氧化銨(TPAOH)的雙極膜電滲析制備過程進(jìn)行了研究。試驗(yàn)從膜堆構(gòu)型，電流密度，陽離子交換膜C類型，進(jìn)料濃度等操作參數(shù)方面考查了雙極膜電滲析膜堆的性能表現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了連續(xù)性中試化規(guī)模試驗(yàn)，結(jié)果表明:在200A·m-2電流密度下，采用裝配陽離子交換膜Cd的四隔室雙極膜電滲析膜堆處理0.4M的四丙基溴化銨(TPABr)水溶液可得到高濃度的TPAO

3、H水溶液。此外，TPABr轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)98.22％，過程能耗2.867 kWh·kg-1，平均電流效率在76％上下小幅度波動(dòng)，產(chǎn)物堿TPAOH溶液中Br-含量最低可達(dá)219.12ppm。
　　由此可知，四隔室雙極膜電滲析技術(shù)制備高純度TPAOH是經(jīng)濟(jì)可行的。因此，本文對(duì)另外3種季銨堿—四甲基氫氧化銨(TMAOH)，甲基三乙基氫氧化銨(MTAOH)以及芐基三甲基氫氧化銨(BTAOH)的雙極膜電滲析制備過程的可行性進(jìn)行了考查，并與T

4、PAOH的生產(chǎn)過程進(jìn)行了比較。試驗(yàn)以電流密度、季銨鹽溶液的濃度、進(jìn)料速度等作為考查參數(shù)，從4種季銨根離子的物理性質(zhì)如摩爾質(zhì)量，摩爾體積，范德華體積以及它們?cè)谒芤褐械臄U(kuò)散系數(shù)、電泳速度等對(duì)它們各自的雙極膜電滲析過程進(jìn)行了分析研究。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明:3種季銨堿溶液液中的雜質(zhì)離子X-的含量均低于500ppm，則說明雙極膜電滲析技術(shù)同樣適用于這3種季銨堿的制備。此外，對(duì)BMED過程的其他指標(biāo)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，季銨根離子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度越高，相