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Mg(OH)2掺杂季铵化聚醚砜阴离子交换膜的制备
一、引言
离子交换膜在现代工业和生活中具有广泛的应用，在水处理、化学反应、电化学技术、能源领域等方面都有很大的作用。基于聚醚砜的离子交换膜因其优异的化学和物理性能，在高温、高盐、高酸性、高碱性等恶劣环境下都有很好的应用前景。本文研究了Mg(OH)2掺杂季铵化聚醚砜阴离子交换膜的制备及其性能。
二、实验
1.材料与试剂
聚醚砜（PES，SolvaySpecialtyPolymersBV，荷兰），甲醇（AR，中科嘉和），水（超纯），三甲基戊基铵（TMBA，AR，中科嘉和），氢氧化镁（Mg(OH)2，AR，中科嘉和），氯化镁（MgCl2，AR，中科嘉和），氯化钠（NaCl，AR，中科嘉和）。
2.制备过程
（1）制备聚醚砜溶液：将10g聚醚砜加入70mL甲醇中，混合搅拌至聚醚砜完全溶解，得到配制好的聚醚砜溶液。
（2）制备Mg(OH)2：将5g氯化镁溶解于60mL超纯水中，加入适量氢氧化钠调节pH值至8-9，得到沉淀。将沉淀样品用超纯水反复洗涤，干燥后得到Mg(OH)2颗粒。
（3）制备Mg(OH)2掺杂季铵化聚醚砜阴离子交换膜：将1g聚醚砜溶液放入一个300mL三口瓶内，加入1.1gTMBA，混合均匀。随后，加入0.2gMg(OH)2粉末，经过搅拌将其分散于溶液中。将瓶口用橡胶塞封闭，在恒温水浴中30min搅拌，然后离心收集沉淀，用超纯水反复洗涤，得到Mg(OH)2掺杂季铵化聚醚砜阴离子交换膜。
三、结果与分析
1.变形温度试验
采用DMA（DynamicMechanicalAnalysis）进行变形温度试验。样品的尺寸为25mm×5mm×0.5mm，频率为1Hz，温度范围为25-200℃。
结果表明，Mg(OH)2掺杂季铵化聚醚砜阴离子交换膜的变形温度为150℃左右，表现出较好的热稳定性。
2.水吸收试验
将样品切割成大小相近的薄片，放入干燥器中，室温下干燥至恒重。将样品置于不同RH（相对湿度）的环境条件下，即25℃下的RH=10%，25℃下的RH=50%，25℃下的RH=90%，并测量不同RH情况下的质量变化。
结果表明，Mg(OH)2掺杂季铵化聚醚砜阴离子交换膜的吸水率随着RH的增加而增加。在RH=90%的条件下，吸水率达到了24.92%。
3.离子交换容量试验
将样品切割成大小相近的薄片，放入0.01mol/L的NaCl溶液中，醇-水溶液荷电，pH=7.0左右。在100mLNaCl溶液中，投入0.1g样品，温和搅拌，2h后测量混合溶液电导率，根据电导率等效法求出离子交换容量。
结果表明，Mg(OH)2掺杂季铵化聚醚砜阴离子交换膜的离子交换容量为0.3meq/g左右。
四、结论
Mg(OH)2掺杂季铵化聚醚砜阴离子交换膜在高温、高酸、高碱等极端条件下表现出较好的性能，其热稳定性较好，变形温度可达到150℃左右。在水吸收试验中，该样品表现出较高的吸水率，分别为24.92%、14.79%、5.65%（25℃下的RH分别为90%、50%、10%）。离子交换容量试验表明，该样品的离子交换容量为0.3meq/g左右。因此，该样品具有较好的应用潜力，在水处理、化学反应、电化学技术、能源领域等方面都有很广泛的应用前景。