[發明專利]一種堿式擴散滲析專用聚乙烯醇/磷鎢酸負載介孔二氧化硅雜化膜的制備方法

有效

• 申請號: 201811455831.2
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109590025B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 苗繼斌;黃曉楠;梁玉霞;王從偉;錢家盛;夏茹;陳鵬;楊斌;曹明;蘇麗芬;鄭爭志;伍斌;葛倩倩
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: B01J31/34
• 分類號: B01J31/34;B01J35/10
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙) 34125
• 代理人: 郭華俊

本發明公開了一種堿式擴散滲析專用聚乙烯醇/磷鎢酸負載介孔二氧化硅雜化膜的制備方法。通過模板法制備了具有六方孔結構的介孔二氧化硅(SBA?15)，將磷鎢酸通過真空吸附的方式負載于其孔道內，并將其與預交聯的聚乙烯醇溶液在超聲分散下直接共混制備雜化膜，制備的雜化膜可以作為堿式擴散滲析用膜。本發明通過改變介孔二氧化硅及磷鎢酸的添加量制備了一系列離子通量和選擇性較高的雜化膜，得出性能較佳的雜化膜的氫氧根滲透系數(U_OH)為0.0115?0.0175m/h，分離系數(S)為45.9?88.8，含水量(W_R)為98.4?196.6％，溶脹度為124.6?160.2％。

技術領域

本發明涉及一種有機無機雜化膜的制備方法。具體來說是一種堿式擴散滲析專用聚乙烯醇/磷鎢酸負載介孔二氧化硅雜化膜的制備方法。

背景技術

有機無機雜化膜作為一種性能優異的新型膜材料，兼顧了有機膜易于加工、成膜性好和無機膜耐腐蝕、耐高溫等優點；制備雜化膜的有機材料主要有：聚偏氟乙烯、聚砜、聚氨酯、殼聚糖和聚乙烯醇等；無機材料主要有活性炭，納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁及其他改性后的無機物。其中聚乙烯醇是一種常見的膜材料，其親水性好，成膜性好，易于加工且價格便宜；而無機材料中介孔二氧化硅以其獨特的孔道結構，較大的表面積，水熱穩定性高被越來越多的應用于各種吸附及分離的膜材料中。

磷鎢酸是一種多功能新型綠色催化劑，因其較強的離子傳導能力，既可以作為質子傳導膜又可作為擴散滲析用膜；介孔二氧化硅SBA-15由于其孔徑大且分布均勻，孔壁較厚，水熱穩定性好，常被用作磷鎢酸的載體材料，應用于催化及質子交換膜方面；本發明通過真空吸附法制備了磷鎢酸負載SBA-15復合材料，并將其與預交聯的聚乙烯醇溶液直接共混，制備出具有高離子通量和選擇性的堿式擴散滲析專用雜化膜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種堿式擴散滲析專用聚乙烯醇/磷鎢酸負載介孔二氧化硅雜化膜的制備方法，提供一種工藝簡單、離子滲析系數和選擇性高的新型堿式擴散滲析專用膜。

本發明的優點在于：

1.將磷鎢酸通過真空吸附的方式負載于介孔二氧化硅中(如附圖1和2)，不僅解決了磷鎢酸易溶于水、回收難的問題，而且磷鎢酸作為新型綠色催化劑，具有Keggin結構，可以自由通過水分子、醇及其他極性小分子而阻擋大分子。

2.磷鎢酸不僅可以與介孔二氧化硅和聚乙烯醇分子鏈上的羥基形成氫鍵，增加有機無機共混體系的相容性和膜的致密性，而且穩定性好，超過200℃才失去結晶水，470℃下才開始分解，在水溶液中可以解離氫離子，自身帶負電荷基團可以增加膜的親水性和離子通量。

3.得到的雜化膜具有適中的含水量和溶脹度(如附圖3)，是膜親水組分聚乙烯醇、磷鎢酸及疏水組分二氧化硅的添加量及其分子間產生作用力協同作用的結果。

本發明一種堿式擴散滲析專用聚乙烯醇/磷鎢酸負載介孔二氧化硅雜化膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)介孔二氧化硅的制備：稱取8g P123模板劑于三口燒瓶中，加入2mol/L的鹽酸240mL，在40℃下攪拌至模板劑完全溶解，利用恒壓滴定漏斗在20分鐘內加入10mLTEOS，滴加完畢后在40℃下攪拌20小時，然后升溫至100℃，陳化24小時后將所得白色沉淀物抽濾，50℃下干燥16小時，索氏提取24小時，索提溫度為85℃，將二氧化硅抽濾、干燥、備用。

(2)磷鎢酸真空吸附于二氧化硅步驟：分別稱取步驟(1)介孔氧化硅0.08g、0.12g、0.16g于不同的100mL三口燒杯中，用油泵真空抽介孔氧化硅中的空氣和雜質，抽真空時間為20分鐘。分別稱取介孔氧化硅40wt％和80wt％的磷鎢酸溶于10mL去離子水，緩慢滴加至三口燒瓶中，滴加10分鐘完全后，繼續抽真空10分鐘；