[發明專利]離子交換膜及其制造方法、以及電滲析裝置

在審

• 申請號: 201380068017.4
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN104884510A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 直原敦;小林謙一;中島崇裕;比嘉充
• 申請（專利權）人: 可樂麗股份有限公司;國立大學法人山口大學
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08J5/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王利波

相關申請

本申請主張2012年12月25日在日本申請的日本特愿2012-281807的優先權，參照并引用其全部內容作為本申請的一部分。

技術領域

本發明涉及離子交換膜，其包含具有陽離子交換基團或陰離子交換基團的離子性乙烯醇類聚合物，且涉及作為電滲析用(特別是倒極電滲析用)的離子交換膜有用的、包含離子性乙烯醇類聚合物的離子交換膜。

現有技術

在制鹽、食品及地下鹵水等的脫鹽工序中，離子交換膜被用作電滲析法用膜。電滲析法是指，在將陰離子交換膜和陽離子交換膜交替地排列于陰極與陽極的兩電極之間并捆緊的電滲析槽中通入直流電，從而使離子遷移。因此，交替地設有離子濃度減少的脫鹽室與離子濃度增加的濃縮室。通常，隨電滲析的進行濃縮室內的難溶性鹽的濃度上升時，會因析出而產生垢(scale)，因此向濃縮室中添加酸等藥品來防止垢的產生，但在這種情況下，存在藥品量增多的問題。

因此，開發了在濃縮室內的鹽濃度達到產生垢的臨界濃度之前使電極反轉而防止產生垢的倒極電滲析(Electro?Dialysis?Reversal：EDR)。在該方法中，能夠通過進行逆相運行，從而利用電荷的排斥力將在正相運行中附著于離子交換膜的附著物從離子交換膜上除去。

專利文獻1中公開了一種離子交換膜，其是通過印刷在支撐層上形成離子交換體而得到的，所述離子交換體由含有陽離子性聚合物或陰離子性聚合物成分及乙烯醇類聚合物成分的嵌段共聚物或接枝共聚物構成。

對于專利文獻1中公開的離子交換膜而言，公開了下述特征。

(1)耐垢性(fouling?resistance)：可以通過將親水性高分子乙烯醇類聚合物包含于構成要素中而期待解決耐有機污染性(耐垢)的問題。

(2)機械強度：通過用支撐體層支撐離子交換膜來賦予機械強度。

(3)電特性(電阻)：可以通過在乙烯醇類聚合物中共聚具有離子性基的聚合物而期待獲得電特性。

另外，專利文獻2中公開了一種離子交換膜，其由無紡布片、以及設在該無紡布片的一個表面上的離子交換樹脂涂層形成，所述無紡布片具有如下的纖維結構：在兩面具有纖維直徑8～30μm的長纖維層，且通過纖維層間的熔粘而形成了纖維直徑為5μm以下的微細纖維層作為該長纖維層之間的中間層。

對于專利文獻2而言，通過在兩層長纖維層之間設置微細纖維層作為中間層，即使使用廉價的無紡布片，也能夠改善強度、尺寸穩定性及形狀穩定性，可以有效地抑制與電解液接觸時的波動，從而獲得膜電阻低的離子交換膜。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2010/119858號小冊子

專利文獻2：日本特開2012-40508號公報

發明內容

發明要解決的課題

然而，對于專利文獻1和2的離子交換膜而言，由于膜的表面背面的電性差異大，在膜中的離子遷移率上產生差異而發生膜內離子濃度極化，因此存在無法降低槽電阻，特別是無法用于倒極電滲析的問題。而且，專利文獻2的離子交換膜還存在如下問題，在用于電滲析的情況下，基材片與離子交換樹脂的粘接性不充分，在電滲析的長期運行中樹脂會從基材剝離，產生起泡(blister)。

本發明的目的在于提供一種因表面背面之間的ζ電位(zeta-potential)差小而不容易產生膜內離子濃度極化的離子交換膜、及其制造方法。

本發明的其它目的在于提供一種即使經過長時間使用也不容易發生起泡的離子交換膜及其制造方法。

解決課題的方法

本發明人等對上述課題進行了深入研究，結果發現，如果將特定的離子性聚合物以特定的制造方法應用于多孔性支撐體，則不僅能在多孔性支撐體上形成由特定的離子性聚合物形成的浸滲層，而且能夠使在液體中產生的離子交換膜的ζ電位為特定的值，使得表面背面的差異變小。進一步發現，對于這樣的離子交換膜而言，由于能抑制在膜內發生離子濃度極化，因此能夠提高槽的電流效率，并且由于在多孔性支撐體內部形成浸滲層，因此不易發生離子性聚合物從支撐體剝離而導致的起泡，由此完成了本發明。

本發明涉及一種離子交換膜，其是由多孔性支撐體和離子性乙烯醇類聚合物構成的，

上述多孔性支撐體，在從一個面起的朝向厚度的方向上，具備至少一部分浸滲有上述離子性乙烯醇類聚合物的浸滲層，