摘 要

双极膜是一种由阴离子交换层和阳离子交换层构成的新型的离子交换膜，在再生回收废料、化工清洁和酸碱分离等领域应用广泛。氢氧化铝常可用作双极膜的水解离催化剂。但同时亦有问题存在，添加作为催化剂的氢氧化铝可能造成部分溶解流失，使得水解离效率大大降低。为此，我们需要对氢氧化铝的水溶性进行测试，为氢氧化铝作为水解离催化剂的使用提供参考。

首先通过粒度检测和X射线衍射的方法，对本次实验所用的氢氧化铝进行了物性分析，并分析了粒度和晶型对氢氧化铝水溶性的影响。此后，运用平衡法，在不同条件下制备氢氧化铝的饱和水溶液，并且对氢氧化铝在水中的溶解度数据进行了测定，探讨对其溶解度的影响因素，分析可知，温度和固-液分离技术是最为主要的两个影响因素。

此外，通过制备磺化聚醚醚酮膜，使氢氧化铝固体颗粒附着在上面，对这种情况下的氢氧化铝溶解度进行了测定。结果得知其水溶性并不会因此受到影响，为作为双极膜中间层水催化剂的使用提供了保障。

关键词：双极膜; 氢氧化铝; 水溶性; 溶解度; 平衡法

Abstract

Bipolar membrane is a new type of ion exchange membrane composed of anion exchange layer and cation exchange layer, which is widely used in the regeneration and recovery of waste materials, chemical cleaning and acid base separation. Aluminum hydroxide is often used as hydrolytic ionization catalyst for bipolar membranes.But there are also problems. Adding aluminium hydroxide as a catalyst may cause partial dissolution loss, which will greatly reduce the efficiency of water dissociation. Therefore, we need to test the water solubility of aluminium hydroxide to provide a reference for the use of aluminium hydroxide as a water dissociation catalyst.

Firstly, the physical properties of aluminium hydroxide used in this experiment were analyzed by particle size measurement and X ray diffraction, and the influence of particle size and crystal shape on the water solubility of aluminum hydroxide was analyzed. After that, applied the equilibrium method, a saturated aqueous solution of aluminium hydroxide was prepared under different conditions. Besides, the solubility data of aluminium hydroxide in water were determined, and the factors influencing the solubility of aluminium hydroxide were investigated. Analysis shows that temperature and the techniques for separation of solid and liquid phases are the two most important factors.

In addition, a SPEEK membrane was prepared in which the solid particles of aluminium hydroxide are attached to them, and then we measured the solubility of aluminum hydroxide in this case. The results showed that the water solubility was not affected, and it provided a guarantee for the use of water catalyst as the intermediate layer of the bipolar membrane.

Key Words：bipolar membrane; Aluminium hydroxide; Water solubility; Solubility; Equilibrium method

目 录

第1章 绪论 1

1.1 双极膜 1

1.1.1 双极膜的概述 1

1.1.2 双极膜的发展历史 2

1.1.3 双极膜的水解离 3

1.1.4 双极膜中间层属性 4

1.2 氢氧化铝 4

1.2.1 氢氧化铝的概述 4

1.2.2 氢氧化铝的应用 5

1.3 溶解度 6

1.3.1 溶解度的概念 6

1.3.2 溶解度的测定方法 6

第2章 实验 8

2.1 氢氧化铝的物性分析 8

2.1.1 测试仪器 8

2.1.2 物性分析 9

2.2 氢氧化铝的溶解度测定 11

2.2.1 溶解度的测定方案 11

2.2.2 结果与分析 12

2.3 氢氧化铝在阳离子膜上的溶解度 14

2.3.1 实验原料及试剂 15

2.3.2 磺化聚醚醚酮膜的制备 15

2.3.3 氢氧化铝在阳离子膜上的溶解度测定 16

2.3.4 结果分析 16

第3章 结论与展望 18

3.1 结论 18

3.2 展望 18

参考文献 19

致 谢 21

第1章 绪论

双极膜是一种由阴离子交换层与阳离子交换层复合而成的新型的离子交换膜。自从上世纪五十年代开始研究以来，经过几十年的研究与探索，使得双极膜的制备方法、膜的物性性能检测以及新材料膜的开发应用等领域均收获了许多令人瞩目的收效。如今双极膜在水处理、水的脱盐淡化、工业生产废料的再生和回收、化工清洁、酸碱分离以及生物仿生等领域应用广泛。特别是近年来，利用双极膜电渗析系统进行海水的脱盐淡化、制盐和超纯水的制备是其中增长最为迅猛的两项应用。

但由于双极膜存在膜电阻过高，消耗电能大以及电渗析时所产生的热影响了双极膜的化学稳定性等缺点，成为了双极膜发展应用的一大制约。研究表明，在膜的中间层处加入适当的水解离催化剂是解决这一制约的有效手段。而两性氢氧化物常常可作为双极膜中主要的水解离催化剂，氢氧化铝则是典型的一种。