[發明專利]一種利用堿性陰膜液和酸性陽膜液制備兩性離子膜的方法

有效

• 申請號: 201410634673.2
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104437145B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 吳永會;蔣苗苗;姚娟;茆福林
• 申請（專利權）人: 鹽城師范學院
• 主分類號: B01D71/76
• 分類號: B01D71/76;B01D67/00;B01D69/02;B01J43/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王學強

本發明屬于膜技術領域，公開了一種利用堿性陰膜液和酸性陽膜液制備兩性離子膜的方法。酸性陽膜液來自于聚乙烯醇(PVA)和含?COOH基團的多硅共聚物或含?SO3H基團的酸型磺化聚苯醚；堿性陰膜液來自于PVA、含?N+(CH3)3OH?基團的堿性銨化聚苯醚和小分子烷氧基硅烷交聯劑。經過預溶膠?凝膠反應后，酸性陽膜液和堿性陰膜液進行共混，使得酸性基團(?COOH或?SO₃H)和堿性基團(?N⁺(CH₃)₃OH^?)相互結合形成離子對，通過離子鍵結合在一起得到自組裝結構。因此，本發明兩性離子膜具有緊密結合的離子對結構，可提高膜的穩定性和分離性能。

技術領域

本發明屬于膜制備技術領域，涉及一種利用堿性陰膜液和酸性陽膜液制備兩性離子膜的方法，具體為通過堿性基團和酸性基團的離子鍵作用形成兩性離子膜。

背景技術

兩性離子膜內兼含陽離子交換基團和陰離子交換基團，陽離子交換基團一般為-SO^3-Na⁺和-COOH，陰離子交換基團一般為-N⁺R₃X^-(X代表鹵素)。除-COOH基團外，其余基團不具有明顯的酸堿性。因此，在常規的兩性離子膜內，基團之間只存在氫鍵和靜電吸引等弱作用力，缺乏強的離子鍵作用力，使得膜內離子交換基團之間難以形成自組裝結構，離子交換基團在膜內很大程度上呈現隨機分布狀態。

中國專利申請號200710021240X公布了一種有機-無機雜化兩性離子對膜材料的制備方法，先對前驅體進行胺化反應使其含有一種陰離子交換基團，然后再進行磺化或氧化反應使其含有一種陽離子交換基團，即得到同時含有陰、陽離子交換基團的兩性離子對膜。膜內離子交換基團排列在分子主鏈上或主鏈兩側，膜的柔軟性較好，但由于采用小分子反應成膜，膜的強度和均一性不足，膜內陰、陽離子交換基團不含明顯酸堿性，基團之間無強的離子鍵作用力。

中國專利申請號2013101938772公布了一種季銨化兩性離子膜的制備方法，先利用二元單體溶液對商業膜進行輻照接枝，引入磺酸基團和季銨化基團，再將膜浸泡鹽酸溶液，產生-SO₃H和-N⁺R₃Cl^-基團。膜制備過程步驟簡單，但輻照接枝需要特定的設備和環境，基團之間并無強的離子鍵作用力。

《有害材料雜志》(JournalofHazardousMaterials，173，2010，438–444)報道了利用含有雙酸酐基團的小分子與含有-NH-基團的小分子硅烷進行化學反應，得到兼含-COOH和-N⁺R₃Br^-基團的兩性離子膜。該方法制備的材料可應用于吸附Pb²⁺離子，但由于制備過程中一直采用小分子進行化學反應，-NH-、酸酐和溴乙烷的活性低，反應程度不高，使得產物缺乏柔韌性和成膜能力，只能形成脆性的不規則狀材料。

《有害材料雜志》(JournalofHazardousMaterials，261，2013，114–122)報道了利用兩種膜液，一種膜液內含有-SO₃Na基團，一種膜液內含有N⁺R₃Cl^-基團，兩種膜液共混后形成復合膜。兩種基團在膜內很大程度上呈無規則分布，基團之間難以形成離子對形式，難以形成自組裝結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用堿性陰膜液和酸性陽膜液制備兩性離子膜的方法，其特征在于，包括以下步驟：