季铵化聚芳基哌啶阴离子交换膜的碱稳定性提升与高效脱盐性能研究

本研究通过超酸催化法构建无醚键聚芳基哌啶骨架，引入氟化侧链季铵功能化离子液体（QF），开发出兼具优异碱稳定性和脱盐性能的阴离子交换膜（AEM）。其中QPBP-20%QF-C膜在电渗析（ED）中实现90.9%脱盐率、86.4%电流效率及3.53 kW·h·kg?1能耗，经720小时碱处理仍保持88.65%脱盐效率，为可持续水处理技术提供新策略。

　　

Highlight

实验方法

通过简易方法制备含氟侧链季铵基离子液体，选用无醚键聚合物聚芳基哌啶（PBP）为骨架（因其兼具季铵基团与疏水氟化侧链，命名为QF侧链），结合1,8-二溴辛烷交联，实现ED脱盐过程中的离子传输与碱耐受性。

AEMs的理化性质

离子交换容量（IEC）是评估离子交换膜性能的关键参数。含功能侧链的膜材料中，侧链接枝度越高，季铵基团等亲水基团越丰富，IEC值越大。随着吸水基团增加，膜材料的溶胀率（SR）与吸水率（WU）呈现协同优化趋势。

结论

本研究构建的无醚键聚芳基哌啶骨架经QF离子侧链功能化后，交联形成的AEMs展现出卓越脱盐性能。其中QPBP-20%QF-C膜以90.9%脱盐率、3.53 kW·h^?1·kg^?1能耗和86.4%电流效率超越商业膜AMX，且WU与SR平衡性优异，为耐碱AEMs设计提供新范式。