摘要微生物燃料电池(MFC)可利用废水中有机物产电，是一种日益受到关注的废水处理技术。分离膜在MFC中分隔电极并传递质子，对电池性能影响较大。本论文中采用双室MFC体系，以乙酸钠为阳极底物，铁氰化钾为阴极电子受体，通过序批式更换阳极液的方式，以实验室合成的侧链型磺化含氟聚芳醚砜阳离子交换膜（sSPFAES）及超滤膜为分离膜，结合电化学分析评价了它们在MFC中的产电性能，并与商用阳离子交换膜（CEM）对比。研究结果表明，sSPFAES膜在MFC中的性能优于商用CEM，其中离子交换容量为1。0 mmol/g的sSPFAES-1。0膜的最大功率密度达到412。4 mW/m2，体系内阻为361。75 Ω。而超滤膜由于基质渗透严重，电池性能较差。78137

毕业论文关键词：微生物燃料电池，阳离子交换膜，磺化聚芳醚，超滤膜，电化学分析

毕业设计说明书外文摘要

Title   Preparation and properties of cation exchange membranes based  on side-chain type fluorinated poly(aryl ether)s             

Abstract Microbial fuel cell (MFC) is a wastewater treatment technology which can produce power by using the organic compound in wastewater and has gained increasing attentions。 The membrane acts as separator between electrodes and proton conductor with considerable effects upon the cell performance。 In a two-chamber MFC using sodium acetate as the anodic base and potassium ferricyanide as the cathodic electron acceptor, the MFC performance with two lab-synthesized side-chain type partial fluorinated sulfonated poly(aryl ether)-based cation exchange membranes (sSPFAES) and a ultrafiltration membrane were investigated combined with electrochemical analysis where the anodic solution supplied in batch mode, and compared with commercially available cation exchange membrane (CEM)。 The results indicated that the sSPFAES membranes displayed better cell performance than CEM, the sSPFAES membrane with ion exchange capacity of 1。0 mmol/g exhibited the maximum power output density of 412。4 mW/m2 and internal resistance of 361。75 Ω。 The ultrafiltration membranes showed unsatisfactory performance due to the considerably high base permeation。 

Keywords: microbial fuel cell, cation exchange membrane, side-chain type sulfonated poly(aryl ether)s, ultrafiltration membrane, electrochemical analysis 

目   录

1 绪论 1

1。1 离子交换膜与微生物燃料电池 1

1。2 微生物燃料电池用分离膜2

1。3 微生物用阳离子交换膜2

1。4 微生物用阳离子交换膜4

2 实验材料与实验方法4

2。1 实验仪器与设备4

2。2 实验药品及试剂5

2。3 双室MFC的构建5

2。3。1 电极制备5

2。3。2 膜的预处理6

2。3。3 MFC的组装6

2。4 侧链型含氟磺化聚芳醚砜阳离子交换膜的制备6

2。4。1 含氟聚芳醚砜（PFAES）聚合物的合成6

2。4。2 侧链型含氟磺化聚芳醚砜的合成6

2。4。3 侧链型含氟磺化聚芳醚砜阳离子交换膜的制备7

2。5 性能测试7

2。5。1 离子交换容量（IEC）7

2。5。2 吸水率（WU）及尺寸变化率（SR）7

2。5。3 质子导电率（σ）8

2。5。4 机械性能8

2。5。5 电化学测试8

2。5。6 极化曲线测试8

3 结果与讨论9

3。1 sSPFAES膜的基本性能9

3。2 MFC的启动10

3。3 sSPFAES膜在MFC中的产电性能11

3。4 实验结论与展望15

致谢16

参考文献17 

1  绪论

1。1离子交换膜与微生物燃料电池

离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的膜材料，也称为离子选择透过性膜。离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。因为具有选择透过性，离子交换膜有将电解质溶液脱盐或浓缩的功能，经常应用在电渗析、电去离子、以及能量转换过程中[1]。例如能量转换中的微生物燃料电池，用于选择性透过特定的离子。