DOI: 10.1016/j.seppur.2021.119202

采用常规电渗析（CED）和双极膜电渗析（EDBM）结合浸出萃取法可从污泥灰（SSA）中回收磷酸盐。在本研究中，首先合成了两种新型双极膜（BPM-1和BPM-2）以用于EDBM工艺。选择聚（2,6-二甲基-1,4-苯醚）作为阴离子交换层（AEL）的聚合物骨架，N,N,N,N-四甲基胍为阳离子改性剂。将作为荷电聚合物的磺化聚苯乙烯用于制备阳离子交换层（CEL）。将石墨烯引入BPM-2界面层（IL）中用作水解离催化剂。通过静电纺丝和热处理制备了双极膜（BPM）。实验表明，静电纺丝是一种操作性强且可控性好的BPMs制备方法，其中AEL、CEL以及IL可以根据需要轻松更改或添加。电纺BPMs的吸水率为69.5％至85.3％，线性膨胀率为7.1％至8.9％。通过电流-电压（I-V）试验以及酸和碱的产率，探究了BPMs的性能。EDBM堆中磷酸产量提高了45％，I-V试验期间的电压降值减小，这表明BPM-2在水解离方面具有较好的性能。此外，还研究了间歇和连续操作条件下CED对SSA渗滤液中磷酸盐的回收性能。结果表明，间歇操作条件下CED可以有效回收溶液中所有的磷酸盐。然而，与连续操作相比，间歇操作是更耗时的。在较低流速和电压下CED连续运行中，电纺膜的性能优于商用膜。

图1.季铵化反应制备GPPO的示意图

图2.BPM静电纺丝工艺示意图

图3.使用定制装置测量电流-电压变化

图4.双极膜电渗析示意图

图5.常规电渗析示意图

图6.PS和SPS的FTIR光谱

图7.PPO、BPPO和GPPO的FTIR光谱

图8.电纺膜的扫描电子显微镜图像。（a-c）CEM的纤维，（d-f）AEM的纤维，（g）石墨烯（G）以及（h和i）BPM界面层

图9.所制备的BPMs的厚度SEM图像。（a和b）热处理前和（c和d）热处理后

图10.两种合成BPMs的热重分析（TGA）曲线

图11.所制备膜的拉伸强度（TS）

图12.两种BPMs的电流-电压（I-V）曲线

图13.样品（I）、样品（II）和样品（III）浸出残留物的EDS结果

图14.间歇操作时电压变化对CED性能的影响；（a和b）使用商用膜，（c和d）使用电纺膜，以及（e和f）商用（-.-）和电纺（-）膜的性能比较

图15.在50V的固定工作电压下连续工作时，流速对CED性能的影响；（a和b）使用商用膜，（c和d）使用电纺膜，以及（e和f）商用（-.-）和电纺（-）膜的性能比较

图16.EDBM工艺中电流密度变化对磷酸和碱溶液生产的影响。（a和b）使用BPM-1，（c和d）使用BPM-2，以及（e和f）BPM-1（-.-）和BPM-2（-）的性能比较