[發(fā)明專利]一種疏水性耐酸高電導(dǎo)率陰離子交換膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711061218.8
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107930420B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 瞿廣飛;解若松;杜彩東;何康;李志順成;寧平
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: B01D71/76
• 分類號: B01D71/76;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/44;C02F1/469
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種疏水性耐酸高電導(dǎo)率陰離子交換膜及其制備方法，該膜由疏水性聚合物、聚苯胺和添加劑通過熱相轉(zhuǎn)化法成膜，再經(jīng)溶刻后制成半致密、疏水、高電導(dǎo)和耐酸的陰離子交換膜。該膜具有超高電導(dǎo)率，能抑制氫離子的滲漏，能在低電壓下利用電滲析技術(shù)將含酸廢水中的酸分離并富集回收到高濃度的酸產(chǎn)品。能解決現(xiàn)有電滲析用離子交換膜中存在的，酸產(chǎn)品濃度低、能耗高、壽命低等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種疏水性耐酸高電導(dǎo)率陰離子交換膜及其制備方法。

背景技術(shù)

含酸廢水來源量大面廣，具有巨大的分離富集回用潛力。H₂SO₄、H₃PO₄、HF、HNO₃ 、HCl等作為功能藥劑，在濕法浸出、化學(xué)浴酸洗、化工生產(chǎn)、PCB蝕刻等過程中普遍使用，產(chǎn)生大量腐蝕性強，含有多種有毒有害金屬的廢酸。此外，在大氣污染控制過程中也會有大量廢酸產(chǎn)生，如SNOX工藝、WSA工藝、電化學(xué)液相氧化等方法脫除SO₂皆會產(chǎn)生大量H₂SO₄廢液。若將這些含酸廢水直接排放，不僅造成資源的大量浪費，還會帶來嚴重的環(huán)境污染。

CN 102259954 A公開了一種廢酸回收工藝及其配套裝置，該工藝利用超濾膜氣浮對含酸廢水進行預(yù)處理后采用氣浮滲析回收廢酸。該工藝通過預(yù)處理能預(yù)先去除含酸廢水中的油污及其他顆粒物，使?jié)B析膜能夠長期穩(wěn)定運行；但該工業(yè)回收廢酸的核心技術(shù)是滲析技術(shù)，雖然能有效分離廢酸，但該技術(shù)依然存在回收率低和酸產(chǎn)品濃度低的問題。

CN 105399236 A公開了一種廢酸回收設(shè)備，主要通過陰離子交換樹脂對含酸廢水中的廢酸進行提純回收，具有廢酸處理量大、回收率高、占地小等優(yōu)勢；但其回收到的酸產(chǎn)品濃度較低。

酸產(chǎn)品的價值與其濃度有關(guān)，濃度越高，其附加值越大。因此，回收到高濃度的酸產(chǎn)品能提高處理技術(shù)的經(jīng)濟效益。電滲析技術(shù)能實現(xiàn)含酸廢水的分離富集和資源化利用，具有經(jīng)濟高效回收高濃度酸產(chǎn)品的應(yīng)用潛力。但對于電滲析技術(shù)而言，電滲析過程中氫離子的滲漏和離子交換膜在酸環(huán)境中的不穩(wěn)定，致使分離富集到的酸濃度都比較低；當膜兩側(cè)酸濃度不同時，氫離子在濃度梯度的作用下，以水合氫離子的形式滲漏到低濃度一側(cè)。增加離子交換膜的疏水性能抑制這部分滲漏的氫離子。另外，致密的膜結(jié)構(gòu)也能減少氫離子在膜內(nèi)部的擴散作用。但是，無論是致密的膜結(jié)構(gòu)還是疏水性能，都會使離子交換膜的電阻增加。

因此，急需一種疏水、致密、高電導(dǎo)、耐酸的陰離子交換膜，使電滲析技術(shù)能夠在凈化污染物的同時，能夠分離富集高濃度的酸產(chǎn)品，以填補含酸廢水資源化處理的技術(shù)空缺。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種疏水性耐酸高電導(dǎo)率陰離子交換膜，該膜具有超高電導(dǎo)率，能抑制氫離子的滲漏，能在低電壓下利用電滲析技術(shù)將含酸廢水中的酸分離并富集回收到高濃度的酸產(chǎn)品。解決現(xiàn)有電滲析用離子交換膜中存在的，酸產(chǎn)品濃度低、能耗高、壽命低等問題。

本發(fā)明的陰離子交換膜由疏水性聚合物、聚苯胺和添加劑通過熱相轉(zhuǎn)化法成膜，再經(jīng)溶刻后制成半致密、疏水、高電導(dǎo)和耐酸的陰離子交換膜。

本發(fā)明中所述的疏水性聚合物為：聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜中的一種。

所述的添加劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、n-丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯中的一種。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體制備步驟如下：

（1）在20~70℃下將聚苯胺、添加劑和溶劑Ⅰ混合攪拌2h以上，得到聚苯胺分散液；將疏水性聚合物和溶劑Ⅱ混合攪拌2h以上，之后將聚苯胺分散液加入疏水性聚合物溶液中繼續(xù)混合攪拌4h以上，得到鑄膜液；其中按5種原料總質(zhì)量的百分數(shù)計，聚苯胺、添加劑、溶劑Ⅰ、疏水性聚合物、溶劑Ⅱ的添加量分別為1%~4%、0.1%~0.2%、15%~25%、10%~15%和60%~70%；溶劑Ⅰ和溶劑Ⅱ使用的種類相同；