[發(fā)明專利]一種季銨化聚苯胺單價(jià)選擇性陽離子交換膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109092081B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘杰峰;鄭瑜;逄霄;丁金成;沈江南;高從堦
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D67/00;B01J39/19
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 余培養(yǎng)

本發(fā)明公開了一種季銨化聚苯胺單價(jià)選擇性陽離子交換膜及其制備方法，所述季銨化聚苯胺單價(jià)選擇性陽離子交換膜包括陽離子交換膜和在陽離子交換膜界面采用苯胺與氧化劑氧化聚合后，所得聚合物與碘甲烷反應(yīng)制得的季銨化聚苯胺，所述陽離子交換膜為基膜，季銨化聚苯胺為活性層。本發(fā)明中，聚苯胺保證了活性層的致密性，而碘甲烷的季銨化改性則有效提高了膜的荷正電性。從而達(dá)到單價(jià)陽離子選擇性分離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分離膜材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及應(yīng)用于水處理領(lǐng)域的膜材料研制，具體涉及一種季銨化聚苯胺單價(jià)選擇性陽離子交換膜及其制備方法。

背景技術(shù)

水是生命之源，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要條件，是人類組織的重要組成部分。但當(dāng)今，隨著經(jīng)濟(jì)增長，城鎮(zhèn)化和工業(yè)化，全球大量的水資源受到污染。電滲析是利用陰陽離子交換膜對陰陽離子的選擇透過性能，在外加直流電場力的推動(dòng)下，使得離子定向遷移，從而達(dá)到電解質(zhì)溶液的分離、提純、和濃縮的一門技術(shù)。電滲析技術(shù)因其水回收率高、設(shè)備使用壽命長和運(yùn)行成本低，同時(shí)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(yōu)勢而備受關(guān)注，所以整個(gè)膜過程的成本和技術(shù)的關(guān)鍵是陰陽離子交換膜。離子交換膜是電滲析過程的核心組件，是決定電滲析工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵因素。一個(gè)理想的電滲析膜應(yīng)具備高通量、高離子選擇性、以及良好的機(jī)械、化學(xué)穩(wěn)定性。

然而，但是隨著飲用水處理難度的加大、化工生產(chǎn)的進(jìn)步以及水產(chǎn)品等級要求的提高，人們對電滲析的期望也隨之增加。相應(yīng)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：鹽湖提鋰，就希望在高鎂鋰比的鹽湖水中選擇性分離出鋰離子。以及工業(yè)廢水中重金屬離子的回收。因此離子交換膜需有特定的選擇性，如單價(jià)選擇性滲透離子交換膜。

根據(jù)文獻(xiàn)介紹，使離子交換膜具有單價(jià)選擇滲透性的工作主要從兩方面進(jìn)行研究，一是改變膜的表面荷電性，通過“靜電排斥”來抑制多價(jià)離子的透過；二是使膜的結(jié)構(gòu)更加致密，借助于“篩分效應(yīng)”降低多價(jià)離子的通透性。

由于工業(yè)生產(chǎn)的需要，日本在1960年就研制成功單價(jià)選擇性離子交換膜，并且成功將膜技術(shù)引入制鹽工業(yè)。我國是從1958年著手嘗試研究離子交換膜的，盡管相對日本和歐美國家起步較晚，但是同樣取得了一定的進(jìn)展．我國在1977年實(shí)現(xiàn)將電滲析技術(shù)應(yīng)用于制鹽工業(yè)。1981年，仉琦等人采用價(jià)格低廉、毒性小的有機(jī)胺為處理劑，將其應(yīng)用于電滲析脫鹽，發(fā)現(xiàn)膜的選擇透過性顯著增加．雖然國內(nèi)目前尚無單、多價(jià)選擇性離子交換膜的規(guī)模化生產(chǎn)，但是這種具有特殊性能的離子交換膜已經(jīng)得到國內(nèi)學(xué)者們的充分重視，并且在理論上取得了一些突破。因此，單、多價(jià)選擇性離子交換膜的研發(fā)制備是本專利的著眼點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種季銨化聚苯胺單價(jià)選擇性陽離子交換膜及其制備方法，它是基于季銨化聚苯胺活性層，增加膜的致密性的同時(shí)改變基膜的表面荷電性，進(jìn)而制備出相應(yīng)的單價(jià)陽離子選擇性分離膜。

所述的一種季銨化聚苯胺單價(jià)選擇性陽離子交換膜，其特征在于包括基膜和位于基膜界面上的活性層，在界面采用苯胺單體與氧化劑氧化聚合后，所得聚合物與碘甲烷反應(yīng)制得的季銨化聚苯胺，所述季銨化聚苯胺為活性層。

所述的一種季銨化聚苯胺單價(jià)選擇性陽離子交換膜，其特征在于所述氧化劑為氯化鐵、過硫酸銨或重鉻酸鉀。

所述的一種季銨化聚苯胺單價(jià)選擇性陽離子交換膜的制備方法，其特征在于活性層的具體制備方法如下：基膜用苯胺單體溶液浸泡后取出，使用濾紙吸干基膜表面的苯胺單體溶液后，將所述基膜浸入氧化劑溶液中進(jìn)行氧化聚合反應(yīng)，苯胺與氧化劑在基膜表面發(fā)生氧化聚合反應(yīng)生成聚苯胺活性層，再將基膜取出干燥后，放入碘甲烷溶液中浸泡反應(yīng)，最后將基膜從碘甲烷溶液中取出并用純凈水反復(fù)沖洗，即得所述季銨化聚苯胺單價(jià)選擇性陽離子交換膜。

所述的一種季銨化聚苯胺單價(jià)選擇性陽離子交換膜的制備方法，其特征在于基膜用苯胺單體溶液浸泡的時(shí)間為5~300min；所述苯胺單體溶液中，溶劑為乙醇，苯胺單體的濃度為0.1~10 mol/L。