[發明專利]一種單價陰離子選擇性分離膜的制備方法

有效

• 申請號: 201611096084.9
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106750474B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 潘杰峰;丁金成;譚瑞卿;鄭瑜;沈江南
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;B01D71/52;B01D67/00;B01J41/13
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本專利涉及一種單價陰離子選擇性分離膜的制備方法。它將BPPO（溴化聚苯醚）溶液部分季銨化后涂覆刮膜，得到以BPPO為基底的陰離子交換膜（QPPO），然后采用電沉積的手段將聚乙烯亞胺（PEI）水溶液中沉積到該膜的表面，由此便可以得到一張具有單價陰離子選擇性能的離子交換膜（PEI?QPPO）。這里主要利用了QPPO中殘存的化學活性較高的溴甲基與PEI中的各種類型的胺反應，使得PEI共價接枝到QPPO表面，同時采用電沉積的手段也使得改性層變得更加致密。利用了PEI的弱堿性降低對二價離子的親和力以及電沉積致密層的篩分作用，進而獲得具有優異性能且穩定的單價陰離子選擇性分離膜。

技術領域

本發明屬于分離膜技術領域，具體涉及一種簡單而且有效的單價陰離子選擇性分離膜的制備方法。

背景技術

水作為生命之源，重要性不言而喻。但當今，隨著全球資源的日益枯竭，水資源短缺的問題首當其沖，變得日益嚴重，而且水資源的污染也同樣加劇，這無疑是雪上加霜。飲用水的稀缺也是全球性的問題，目前在水處理領域，已形成了包括微濾、超濾、納濾、反滲透和電滲析等方法的獨特水處理體系。其中，電滲析技術因其水回收率高、設備使用壽命長和運行成本低，同時對于非同性離子、甚至同性離子之間的分離具有不可代替的巨大優勢而備受關注。電滲析是利用離子交換膜對離子的選擇透過性能，在外加直流電場力的推動下，使得離子定向遷移，從而達到電解質溶液的分離、提純、和濃縮的一門技術。

目前電滲析作為一種膜分離技術已經廣泛運用在污水處理，食品加工以及醫藥健康等方面。雖然電滲析技術具備明顯的應用優勢，但是隨著飲用水處理難度的加大、化工生產的進步以及水產品等級要求的提高，人們對電滲析的期望也隨之增加。相應的，對于具有特殊分離能力的離子交換膜的需求也日益高漲，例如：在電滲析綜合利用海水的過程中，就希望可以選擇性分離硫酸根離子從而避免結垢的產生。在處理地下飲用水中，也希望可以更好的去除有害的一價離子如硝酸根，氟離子等從而提高水質保證飲用水安全。根據世界衛生組織規定，飲用水中的氟離子的濃度不可超過1.5x10^-3kg/m³，水中硝酸鹽的濃度不可超過5x10-2kg/m3，亞硝酸鹽的濃度不可超過3x10-3kg/m3。由此可知研究具有選擇性分離一多價離子的陰離子交換膜很有必要，它的研究也勢必為生產生活帶來益處，也更有利資源的更好的開發與利用。

Journal of Membrane Science （2015，490，301-310）提出了一種利用聚多巴胺改性商業陰膜的方法制備出一種具有單價陰離子選擇性分離膜。由于多巴胺在空氣環境中就會轉化為聚多巴胺，聚多巴胺具有很好的吸附粘附作用而且具有兩性的性質所以可以使得商業陰膜的表面具有一層負電荷。由SO₄^2-/Cl^-體系的電滲析實驗，可以實現較好的一、多價離子選擇性分離。但該方法面臨著改性層脫落，以及原料較貴的問題，不適合未來的工業化推廣。

Electrochimica Acta （2015，174， 1113–1121）提出了一種共價改性的策略，通過重氮鹽的化學反應在商業陰膜的表面引入羧基，利用酰胺化反應引入PEI之后再利用戊二醛的交聯引入多層PEI在膜的表面。同樣在SO₄^2-/Cl^-體系的電滲析實驗，可以得到較好的一、多價離子選擇性分離。雖然，該方法避免了改性層脫落的問題但操作較為復雜還用到有毒的戊二醛作為交聯劑，所以此方法也存在問題。