專利名稱：合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學合成領(lǐng)域，具體涉及電解槽中陽極的設(shè)計及一種合金金屬 絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極。采用該復(fù)合電極具有綠色環(huán)保，節(jié)能減排的效果。
背景技術(shù)：
雙極膜及其水解離技術(shù)，在化工生產(chǎn)、分離、廢物利用、資源回收和環(huán)境保護等領(lǐng) 域有著十分廣泛而重要的應(yīng)用。如何減小雙極膜的膜阻抗，提高水解離效率和離子滲透性能，降低水解離時的過 電位已成為雙極膜研究的熱點。本發(fā)明以合金金屬絲網(wǎng)為陽極，并將陽極合金金屬絲網(wǎng)緊 貼在雙極膜上，制備出合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極，達到將陽極室的空間大大壓縮，實 現(xiàn)了零極距電解，消減了陽極室中的傳質(zhì)阻抗，從而減小了電解槽電壓，達到了節(jié)能的效^ ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以合金金屬絲網(wǎng)為陽極，并將陽極合金金屬絲網(wǎng)緊貼在雙極膜上，制備出 合金金屬絲網(wǎng)_雙極膜復(fù)合電極，將陽極室的空間大大壓縮，實現(xiàn)了零極距電解，大大消減 了陽極室中的傳質(zhì)阻抗，從而減小了電解槽電壓，達到了節(jié)能的效果。為達到以上目的，本發(fā)明通過以下的的技術(shù)方案來實現(xiàn)取SBS(苯乙烯_ 丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)溶于甲苯和二氧六環(huán)混合溶液中 (V/V = 3/1)，加入10 60%新蒸的丙烯酸(AA)和1. 0% BPO (過氧化苯甲酰，以AA質(zhì)量 計)。氮氣氛中，80°C恒溫反應(yīng)3h，降溫終止反應(yīng)，即得SBS-g-PAA陽離子交換膜層乳液。另取SBS溶于甲苯和二氧六環(huán)混合溶液中，加入N，N-二甲胺基丙烯酸乙酯 (DMAEMA)和1. 0% BPO(以DMAEMA質(zhì)量計)。氮氣氛中，80°C恒溫反應(yīng)3h。得含叔胺基團 SBS-g-DMAEMA接枝共聚物，即為SBS-g-DMAEMA陰離子交換膜層乳液。將SBS-g-PAA陽離子交換膜層乳液流延于平整的網(wǎng)格孔距0. 3mm 0. 8mm的合金 金屬絲網(wǎng)上，制成合金金屬絲網(wǎng)-SBS-g-PAA復(fù)合層，待復(fù)合層表面固化呈半干狀態(tài)時再覆 以SBS-g-DMAEMA陰離子交換膜層乳液，風干后即為合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極。所述的金屬合金是指鋅鎳合金、錫鎳合金、鈦鎳合金、鉛鎳合金、鉛錫合金、鈦釕 合金或二氧化鉛絲網(wǎng)。利用本發(fā)明所制備的合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜作為電解槽的隔膜，以順丁烯二酸酐 為原料，在20°C 65°C下電解制備丁二酸。當電流密度為10 100mA*cm-2，陰極室中，丁 二酸的產(chǎn)率達80 90%，平均電流效率為75 85%，電解槽電壓< 4V，達到了節(jié)能的效^ ο


圖1是本發(fā)明所述的合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極結(jié)構(gòu)橫截面示意圖。
圖2是本發(fā)明所述的合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極實施例實際結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明所述的合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極實施例中采用的Zn-Ni合金 絲網(wǎng)圖。圖1中，1為SBS-g-DMAEMA陰離子交換膜層，2為SBS_g_PAA陽離子交換膜層，3為 合金金屬絲網(wǎng)。
具體實施例方式實施例1雙極膜的制備。5g SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)溶于40mL甲苯和二氧六環(huán)混合溶 液中(V/V = 3/1)，加入10 60%新蒸的丙烯酸(AA)和1. 0% BPO(過氧化苯甲酰，以AA 質(zhì)量計)。氮氣氛中，80°C恒溫反應(yīng)3h，降溫終止反應(yīng)，即得SBS-g-PAA陽離子交換膜層乳 液。5g SBS溶于20mL甲苯和20mL 二氧六環(huán)混合溶液中，并加入3g N，N- 二甲胺基丙 烯酸乙酯(DMAEMA)和1. 0% BPO (以DMAEMA質(zhì)量計)。氮氣氛中，80°C恒溫反應(yīng)3h。得含 叔胺基團SBS-g-DMAEMA接枝共聚物，即為SBS-g-DMAEMA陰離子交換膜層乳液。將SBS-g-PAA陽離子交換膜層乳液流延于平整的網(wǎng)格孔距0. 3mm的Zn-Ni合金絲 網(wǎng)上，待其近干時再覆以SBS-g-DMAEMA陰離子交換膜層乳液，風干后即為Zn-Ni合金金屬 絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極。將Zn-Ni合金金屬絲網(wǎng)_雙極膜復(fù)合電極作為電解槽的中間隔膜，陽極室和陰極 室中均為0. 5mol/mL的硫酸，在10mA/cm2電流密度下工作，槽電壓小于2V。實施例2以例1制備出的雙極膜為陰陽兩室的隔膜。稱取IOg的順丁烯二酸酐將其溶解 于IOOmL的水中，并以Imol的硫酸調(diào)至pH = 1，待其溶解后加入到陰極室中。電解液溫度 20°C，電流密度30mA -cm-2,總電流2A，電解時間為3. 5h。測得電解槽電壓為2. 8V ；陰極室 中生成丁二酸的表觀產(chǎn)率為110%，電流效率為87% ；測得產(chǎn)物丁二酸的熔點為188°C，與 文獻值相同，表明其純度高。
權(quán)利要求
一種合金金屬絲網(wǎng) 雙極膜復(fù)合電極，其特征是以合金金屬絲網(wǎng)為陽極，并將陽極合金金屬絲網(wǎng)緊貼在雙極膜上，制備出合金金屬絲網(wǎng) 雙極膜復(fù)合電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金金屬絲網(wǎng)_雙極膜復(fù)合電極，其特征是取苯乙烯_ 丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物溶于甲苯和二氧六環(huán)混合溶液中(V/V = 3/1), 加入10 60%新蒸的丙烯酸(AA)和1.0% BPO(過氧化苯甲酰，以AA質(zhì)量計)；氮氣氛中， 80°C恒溫反應(yīng)3h，降溫終止反應(yīng)，即得SBS-g-PAA陽離子交換膜層乳液；另取SBS溶于甲苯和二氧六環(huán)混合溶液中，加入N，N-二甲胺基丙烯酸乙酯 (DMAEMA)和1. 0% ΒΡ0(以DMAEMA質(zhì)量計)；氮氣氛中，80°C恒溫反應(yīng)3h ；得含叔胺基團 SBS-g-DMAEMA接枝共聚物，即為SBS-g-DMAEMA陰離子交換膜層乳液；將SBS-g-PAA陽離子交換膜層乳液流延于平整的網(wǎng)格孔距0. 3mm 0. 8mm的合金金 屬絲網(wǎng)上，制成合金金屬絲網(wǎng)-SBS-g-PAA復(fù)合層，待復(fù)合層表面固化呈半干狀態(tài)時再覆以 SBS-g-DMAEMA陰離子交換膜層乳液，風干后即為合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極，其特征是所述的金屬合金 是指鋅鎳合金、錫鎳合金、鈦鎳合金、鉛鎳合金、鉛錫合金、鈦釕合金或二氧化鉛絲網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電化學合成領(lǐng)域，具體涉及電解槽中陽極的設(shè)計及一種合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極。本發(fā)明以合金金屬絲網(wǎng)為陽極，并將陽極合金金屬絲網(wǎng)緊貼在雙極膜上，制備出合金金屬絲網(wǎng)-雙極膜復(fù)合電極，將陽極室的空間大大壓縮，實現(xiàn)了零極距電解，大大消減了陽極室中的傳質(zhì)阻抗，從而減小了電解槽電壓，達到了節(jié)能的效果。
文檔編號C25B13/08GK101967653SQ201010534628
公開日2011年2月9日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者謝鴻芳, 鄭曦, 陳雙, 陳日耀, 陳曉, 陳震 申請人:福建師范大學