[發(fā)明專利]一種耐高溫、低電阻、機(jī)械性能優(yōu)良的雙極膜的制備方法

有效

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• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107051217B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石素宇;閆新;王利娜;秦愛文;魏媛;李思雨
• 申請（專利權(quán)）人: 河南工程學(xué)院
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D69/10;B01J43/00;B01D61/44
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真;張志軍

本發(fā)明公開了一種耐高溫、低電阻、機(jī)械性能優(yōu)良的雙極膜的制備方法，步驟為：通過超聲分散的方法將導(dǎo)電粒子均勻修飾在熔噴纖維網(wǎng)表面制得高導(dǎo)電性纖維網(wǎng)，將羧基化多壁碳納米管加入SA溶液中，超聲分散均勻，得到改性的陽膜液；將導(dǎo)電纖維網(wǎng)浸于陽膜液中3?5 min，取出晾干標(biāo)記為m?SA膜；將羧基化多壁碳納米管加入CS溶膠超聲分散均勻得到改性的陰膜液；將導(dǎo)電纖維網(wǎng)浸于陰膜液中3?5 min，取出與m?SA膜重疊，干燥后得到雙極膜m?SA/CS。本發(fā)明利用導(dǎo)電纖維網(wǎng)作為支撐基材制備雙極膜，有利于雙極膜熱穩(wěn)定性能和機(jī)械性能提高，并顯著降低膜電阻，可廣泛應(yīng)用于高溫環(huán)境、水處理、重金屬離子回收等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于應(yīng)用于電化學(xué)、廢水處理的膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫、低電阻、機(jī)械性能優(yōu)良的雙極膜的制備方法。

背景技術(shù)

雙極膜是一種新型離子交換膜，由陽極膜和陰極膜組成。在直流電場作用下，雙極膜中間層的水解離出氫離子和氫氧根離子，并自發(fā)向陰極室和陽極室遷移。雙極膜技術(shù)在優(yōu)化傳統(tǒng)工業(yè)和新的工業(yè)過程中發(fā)揮了獨(dú)到的作用，為解決生命科學(xué)、環(huán)境污染、有機(jī)酸的分離與制備、海洋化工等領(lǐng)域中的難題提供了技術(shù)支持。隨著雙極膜技術(shù)研究的深入，它將在環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用。但現(xiàn)有的雙極膜還存在不耐高溫，機(jī)械性能差，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性低，膜電阻高等缺陷，從而限制了雙極膜技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對雙極膜存在的問題，本發(fā)明提供了一種雙極膜的制備方法，該制備工藝簡單，設(shè)備要求低，所制備的雙極膜具有較好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性能，膜電阻較低。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種耐高溫、低電阻、機(jī)械性能優(yōu)良的雙極膜的制備方法，步驟如下：

（1）導(dǎo)電粒子分散：將導(dǎo)電粒子分散于二甲苯溶劑中超聲震蕩10-15 min制得不同濃度的溶液A；

（2）導(dǎo)電纖維網(wǎng)的制備：將熔噴纖維網(wǎng)分別置于步驟（1）制得的不同濃度的溶液A中超聲震蕩1-3 min，取出后經(jīng)無水乙醇洗滌、自然晾干得到導(dǎo)電纖維網(wǎng)；

（3）陽膜液配置：將海藻酸鈉（SA）溶于蒸餾水中配制得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的海藻酸鈉溶液，將多壁碳納米管加入海藻酸鈉溶液中，超聲分散均勻，得到改性的陽膜液B；

（4）改性陽膜制備：將步驟（2）得到的導(dǎo)電纖維網(wǎng)浸于步驟（3）制得的陽膜液B中3-5 min，取出放于平整的表面皿里，自然晾干，標(biāo)記為m-SA膜；

（5）陰膜液配置：將殼聚糖（CS）溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的乙酸溶液中得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的殼聚糖溶膠，將多壁碳納米管加入殼聚糖溶膠中，超聲分散均勻，得到改性的陰膜液C；

（6）雙極膜制備：將步驟（2）得到的導(dǎo)電纖維網(wǎng)浸于步驟（5）制得的陰膜液C中3-5min，取出與步驟（4）中的m-SA膜重疊，室溫干燥得到改性的雙極膜，標(biāo)記為m-SA/CS。

所述步驟（1）中導(dǎo)電粒子為多壁碳納米管或石墨烯。

所述步驟（1）中溶液A的濃度為0.025 mg/mL~1 mg/mL。

所述步驟（2）中熔噴纖維網(wǎng)為聚丙烯纖維網(wǎng)或聚氨酯纖維網(wǎng)。

所述步驟（2）中溶液A的溫度為75-85℃。

所述步驟（3）中羧基化的多壁碳納米管的加入量為海藻酸鈉質(zhì)量的0.05%。

所述步驟（5）中羧基化的多壁碳納米管的加入量為殼聚糖質(zhì)量的0.05%。

所述步驟（5）中殼聚糖的脫乙酰度為85-95%。