[發明專利]一種具有耐堿性的陰離子交換膜的制備及其應用

有效

• 申請號: 201711494267.0
• 申請日: 2017-12-31
• 公開（公告）號: CN108159890B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 沈江南;姜玉良;阮慧敏;潘杰鋒;高從堦
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D71/76;B01D67/00;B01J41/13;B01D61/48;B01D61/42
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

本發明公開了一種具有耐堿性的陰離子交換膜的制備及其應用。所述制備方法按照如下步驟進行：(1)室溫下將BPPO溶于NMP中，充分攪拌使BPPO完全溶解，得到淡黃色溶液；(2)室溫下向溶液中加入季銨化試劑，季銨化試劑為1?甲基吡咯烷或1?甲基哌啶，室溫充分攪拌使反應完全，得到鑄膜液；(3)將鑄膜液真空脫泡，然后倒在潔凈的玻璃板上用刮刀刮膜，真空干燥，將干燥后的膜取出放在去離子水中充分浸泡使膜從玻璃板上自然脫落，即得到陰離子交換膜。本發明的制備方法簡單、無污染，在保持該陰離子交換膜具有較高IEC的同時，改善了其耐堿性能。本發明提供了所述陰離子交換膜在電滲析脫鹽中的應用，具有脫鹽率高、電流效率高、能耗小的優點。

技術領域

本發明涉及一種陰離子交換膜的制備方法及其在電滲析脫鹽中的應用。

背景技術

電滲析技術是基于離子在電場作用下進行的選擇性的遷移從而對物質進行提純與分離的方法。電滲析技術不僅可以用于生產安全飲用水和將有害化學物質與水進行分離，同時還在食品、化工和制藥等行業中發揮著突出的作用，電滲析技術相對于其他分離技術的優勢主要體現在低能量成本、較低的預處理要求、更易操作、更低維護成本與更長的膜壽命等方面。

當前的陰離子交換膜由于在高溫和堿性環境下會存在降解，因為季銨基團會發生霍夫曼消去和親核取代反應，從聚合物鏈中脫離，使陰離子交換膜不能夠在堿性溶液中長期保持其穩定性，這限制了其實際應用。此外，長期堿性穩定性對于評估陰離子交換膜的壽命也至關重要。而且在傳統陰離子交換膜制備方案中，氯甲基化反應過程不可避免的會采用氯甲醚、雙氯甲醚等強致癌物質，這些物質會對身體和環境造成傷害。

因而如何避免氯甲基化步驟來制備陰離子交換膜以及提高陰離子交換膜的耐堿性已成為目前大家研究的目標。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡單、無污染的以溴化聚苯醚(BPPO)作為基膜材料的陰離子交換膜的制備方法，在保持該陰離子交換膜具有較高的離子交換容量(IEC)的同時，改善其耐堿性能。

本發明的第二個目的是提供所述陰離子交換膜在電滲析脫鹽中的應用，具有脫鹽率高、電流效率高、能耗小的優點。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種陰離子交換膜的制備方法，其按照如下步驟進行：

(1)室溫下，將溴化聚苯醚(BPPO)溶于1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，充分攪拌使溴化聚苯醚完全溶解，得到淡黃色溶液；

(2)在室溫下，向步驟(1)所得的溶液中加入一定量的季銨化試劑，所述季銨化試劑為1-甲基吡咯烷(MPY)或1-甲基哌啶(MPRD)，季銨化試劑的加入量需能使溴化聚苯醚中的-CH₂Br官能團完全季銨化，室溫充分攪拌使反應完全，得到鑄膜液；

(3)將步驟(2)得到的鑄膜液真空脫泡，然后倒在潔凈的玻璃板上用刮刀刮膜，真空干燥，將干燥后的膜取出放在去離子水中充分浸泡使膜從玻璃板上自然脫落，即得到陰離子交換膜。

所述的步驟(2)中，季銨化試劑優選1-甲基哌啶。

所述的步驟(2)中，室溫攪拌時間優選為24h。

所述的步驟(2)中，季銨化試劑的加入量以能使BPPO可以完全季銨化為宜，優選季銨化試劑與BPPO中的-CH₂Br官能團的物質的量比保持在1：1。

所述步驟(3)中，真空干燥的溫度為40℃-80℃，優選于60℃。