[發明專利]氯乙酰氯-二乙烯三胺/聚醚砜陰離子交換膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210516969.5
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103041719A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 宋來洲;楊墨;冀玉山;周武元;趙瑞芳;王中迪
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D67/00;B01D69/06;B01D69/08
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

1.一種氯乙酰氯-二乙烯三胺/聚醚砜陰離子交換膜的制備方法，其特征在于：

（1）共混鑄液的配制：

①共混鑄液配制所用原料：

主要原料包括：氯仿、聚醚砜、無水三氯化鋁、氯乙酰氯、無水乙醇、N,N-二甲基乙酰胺、二乙烯三胺和聚乙烯吡咯烷酮，其用量有如下質量比例關系：

氯仿：聚醚砜：無水三氯化鋁：氯乙酰氯：無水乙醇：N,N-二甲基乙酰胺：二乙烯三胺：聚乙烯吡咯烷酮=100：6：5：2~5：150：30：3~6：0.6；

②共混鑄液的配制：

a、上述各種原料的加入順序是：首先加入氯仿，然后加入聚醚砜和無水三氯化鋁，再依次加入氯乙酰氯、無水乙醇，最后依次是N,N-二甲基乙酰胺、二乙烯三胺和聚乙烯吡咯烷酮；

b、首先將100份氯仿置于三頸燒瓶中，在室溫下依次將6份聚醚砜和5份無水三氯化鋁加入到氯仿溶劑中，攪拌，然后將2~5份氯乙酰氯逐滴加到上述溶液中并使溶液升溫至40℃反應4h，自氯乙酰氯逐滴加入始至反應4h的整個過程中，溶液需通氮氣保護；待反應4h后，將溶液溫度冷卻至室溫，向上述容器中加入150份無水乙醇，充分攪拌10~20?min，然后過濾得到白色固體，用無水乙醇洗滌白色固體去除殘留的氯仿溶劑和氯乙酰氯等反應物，最后將白色固體在50℃~60℃下烘干2~3h；將烘干后的白色固體加入到30份?N,N-二甲基乙酰胺溶劑中，控制溶液溫度為70℃~80℃，攪拌，待白色固體充分溶解后，再向溶液中加入3~6份二乙烯三胺，并控制溶液反應溫度為120℃~140℃反應8h；然后將上述溶液溫度降至70℃~80℃，并將0.6份聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液中，攪拌使其溶解，待聚乙烯吡咯烷酮完全溶解后，保持溶液的溫度為70℃~80℃，繼續攪拌3h，即得制膜所用的共混鑄液；

（2）氯乙酰氯-二乙烯三胺/聚醚砜陰離子離子交換膜的制備：

①平板膜的制備：

將上述共混鑄液倒在光滑的玻璃板上，用醫用刮刀制膜，然后將玻璃板迅速置于冷凝浴成膜，冷凝浴為經微濾膜處理后的自來水，水溫為40℃~50℃；

②將上述平板膜首先用蒸餾水浸泡48h，然后浸泡在濃度為0.1~0.2mol/L的氫氧化鈉溶液中6h，之后將膜從氫氧化鈉溶液中取出，并用蒸餾水多次清洗直至清洗水的pH值為中性；最后將上述平板膜浸泡在蒸餾水中保存。

2.一種氯乙酰氯-二乙烯三胺/聚醚砜陰離子交換膜的制備方法，其特征在于：

（1）共混鑄液的配制：

①共混鑄液配制所用原料：

主要原料包括：氯仿、聚醚砜、無水三氯化鋁、氯乙酰氯、無水乙醇、N,N-二甲基乙酰胺、二乙烯三胺和聚乙烯吡咯烷酮，其用量有如下質量比例關系：

氯仿：聚醚砜：無水三氯化鋁：氯乙酰氯：無水乙醇：N,N-二甲基乙酰胺：二乙烯三胺：聚乙烯吡咯烷酮=100：6：5：2~5：150：30：3~6：0.6；

②共混鑄液的配制：

a、上述各種原料的加入順序是：首先加入氯仿，然后加入聚醚砜和無水三氯化鋁，再依次加入氯乙酰氯、無水乙醇，最后依次是N,N-二甲基乙酰胺、二乙烯三胺和聚乙烯吡咯烷酮；

b、首先將100份氯仿置于三頸燒瓶中，在室溫下依次將6份聚醚砜和5份無水三氯化鋁加入到氯仿溶劑中，攪拌，然后將2~5份氯乙酰氯逐滴加到上述溶液中并使溶液升溫至40℃反應4h，自氯乙酰氯逐滴加入始至反應4h的整個過程中，溶液需通氮氣保護；待反應4h后，將溶液溫度冷卻至室溫，向上述容器中加入150份無水乙醇，充分攪拌10~20?min，然后過濾得到白色固體，用無水乙醇洗滌白色固體去除殘留的氯仿溶劑和氯乙酰氯等反應物，最后將白色固體在50℃~60℃下烘干2~3h；將烘干后的白色固體加入到30份?N,N-二甲基乙酰胺溶劑中，控制溶液溫度為70℃~80℃，攪拌，待白色固體充分溶解后，再向溶液中加入3~6份二乙烯三胺，并控制溶液反應溫度為120℃~140℃反應8h；然后將上述溶液溫度降至70℃~80℃，并將0.6份聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液中，攪拌使其溶解，待聚乙烯吡咯烷酮完全溶解后，保持溶液的溫度為70℃~80℃，繼續攪拌3h，即得制膜所用的共混鑄液；

（2）氯乙酰氯-二乙烯三胺/聚醚砜陰離子離子交換膜的制備：

①中空纖維膜的制備：

用紡絲機對上述共混鑄液進行拉制，芯液是為體積比5%乙醇水溶液，流速為1.2~1.5mL/min；鑄液擠出速率為1.3~1.5mL/min，每分鐘制得的纖維絲長度為32~34米，冷凝浴為經微濾膜處理后的自來水，水溫為40℃~50℃；

②將上述中空纖維膜首先用蒸餾水浸泡48h，然后浸泡在濃度為0.1~0.2mol/L的氫氧化鈉溶液中6h，之后將膜從氫氧化鈉溶液中取出，并用蒸餾水多次清洗直至清洗水的pH值為中性；最后將上述中空纖維膜浸泡在蒸餾水中保存。