[發(fā)明專利]改性陰離子交換膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710072040.7
• 申請日: 2007-04-17
• 公開（公告）號: CN101091881A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于水利;趙晴;呂慧
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D71/06
• 分類號: B01D71/06;B01D61/42;B01J41/12;C08J5/22
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 單軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子交換膜及其制備方法。

背景技術(shù)

離子交換膜是電滲析器的主要部件，它是一種含離子基團(tuán)的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子薄膜。按其功能和結(jié)構(gòu)的不同，可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜、兩性交換膜、鑲嵌離子交換膜、聚電解質(zhì)復(fù)合膜等5種；其中陰離子交換膜已廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，如：電解法中對鹽溶液進(jìn)行濃縮或脫鹽、氯堿工業(yè)中作為電解液的電解隔膜、從廢酸中回收酸、作為陰離子選擇電極、作為電池隔膜等。但現(xiàn)有的陰離子交換膜存在使用過程中容易結(jié)垢污染及親水性差的問題，從而導(dǎo)致膜的使用壽命降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的陰離子交換膜存在使用過程中容易結(jié)垢污染及親水性差的問題，而提出的一種改性陰離子交換膜及其制備方法。改性陰離子交換膜按照重量份數(shù)比由18～22份的聚偏氟乙烯、5～8.5份的增塑劑、0.4～0.8份的二氧化鈦顆粒、2～4份的成孔劑、75～80份的有機(jī)溶劑、20～100份含浸液、20～90份氯甲醚和15～85份三甲胺甲醇制成。改性陰離子交換膜的制備方法是通過以下步驟實現(xiàn)的：(一)按照重量份數(shù)比將分子量為400000～600000道爾頓的18～22份的聚偏氟乙烯和5～8.5份的增塑劑溶于75～80份的有機(jī)溶劑中，在攪拌中均勻加入0.4～0.8份的粒徑為5nm～10μm的二氧化鈦顆粒，然后再加入2～4份的成孔劑，進(jìn)行超聲震蕩，使二氧化鈦顆粒和成孔劑均勻分散于溶液中；(二)將混合液靜置20～24小時后置于20～30℃的條件下成膜，然后放入干燥箱以40～60℃的溫度蒸發(fā)1.5～2h，再在80～85℃的溫度烘干膜2～2.5h；(三)將膜立即轉(zhuǎn)移到20～100份的含浸液中，于40～50℃的溫度下浸1.5～2小時，將膜取出并在50～60℃的溫度下用油壓機(jī)以2～5Mpa的壓力對膜進(jìn)行油壓處理10～15分鐘，隨后冷卻至室溫，得到含浸膜；(四)將含浸膜卷成圓筒形，置于裝有回流冷凝管的管式反應(yīng)器中，注入20～80份分析純級的氯甲醚直至將膜完全浸沒，在膜的頂端置一塊有孔玻璃板，有孔玻璃板要置于膜的頂端之上，但又在氯甲醚液面之下，將0.1～0.3份的無水氯化鋅放在有孔玻璃板上，在室溫下放置1～2小時，然后在55～60℃的條件下回流反應(yīng)6～8小時后將膜取出，用水沖洗并瀝干；(五)將膜放在分析純級的丙酮中并于室溫下浸20～40分鐘，然后立即浸于10～15份質(zhì)量濃度為25～35％的三甲胺甲醇溶液中15～18小時，將膜取出并在分析純級的甲醇溶液中浸30～40分鐘，用水沖洗，即得改性陰離子交換膜。本發(fā)明陰離子交換膜為強(qiáng)堿型陰離子交換膜，其活性基團(tuán)為季胺基-NR₃，當(dāng)膜浸入水中，活性基團(tuán)中的可交換離子(陰離子)及反離子有利于膜容脹后所形成的空隙中，而在膜基側(cè)上留下固定基團(tuán)，它可以吸附溶液中的負(fù)離子。本發(fā)明加入了二氧化鈦顆粒，可以使膜的表面能增加，親水性提高，有排斥外界污染物的能力，在使用過程中不容易結(jié)垢污染，使膜的使用壽命增加。本發(fā)明具有以下優(yōu)點：1.成膜工藝成熟，很容易實現(xiàn)并用于工業(yè)生產(chǎn)；2.二氧化鈦顆粒(TiO₂)的加入使膜的表面能增加，膜的親水性提高了25％。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式中改性陰離子交換膜按照重量份數(shù)比由18～22份的聚偏氟乙烯、5～8.5份的增塑劑、0.4～0.8份的二氧化鈦顆粒、2～4份的成孔劑、75～80份的有機(jī)溶劑、20～100份含浸液、20～90份氯甲醚和15～85份三甲胺甲醇制成。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一的不同點在于改性陰離子交換膜按照重量份數(shù)比由19～21份的聚偏氟乙烯、6～7.5份的增塑劑、0.5～0.7份的二氧化鈦顆粒、2.5～3.5份的成孔劑、76～78份的有機(jī)溶劑、30～90份含浸液、20～80份氯甲醚和20～80份三甲胺甲醇制成。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一的不同點在于改性陰離子交換膜按照重量份數(shù)比由20份的聚偏氟乙烯、7份的增塑劑、0.6份的二氧化鈦顆粒和3份的成孔劑制成、77份的有機(jī)溶劑、40～80份含浸液、30～70份氯甲醚和30～70份三甲胺甲醇制成。