[發(fā)明專利]一種單價(jià)選擇性陽離子交換膜及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910541888.2
• 申請(qǐng)日: 2019-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN112108019A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張楊;毛德彬;王子;周達(dá);馬肖;張琪;談?dòng)儡?/a>;邵震;郭亞群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇宜青眾博節(jié)能環(huán)保技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): B01D71/68
• 分類號(hào): B01D71/68;B01D71/52;B01D71/34;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種單價(jià)選擇性陽離子交換膜及其制備方法，其關(guān)鍵技術(shù)為：(1)磺化聚砜、磺化聚偏氟乙烯和磺化聚醚醚酮中的一種或多種溶解在有機(jī)溶劑中得到鑄膜液制備基膜；(2)利用自組裝法制備功能化的介孔聚合物，并將其分散到具有羧基、磺酸基團(tuán)的胺類化合物的水溶液中；(3)界面聚合得到單價(jià)陽離子選擇性離子交換膜。制備的膜電阻低，極限電流密度高，單/多價(jià)離子選擇性高，而且制備方法簡單，可用于單價(jià)陽離子和多價(jià)陽離子的分離，典型應(yīng)用場合為濃海水資源化，工業(yè)廢水零排放如NaCl/MgCl₂和Na₂SO₄/MgSO₄的分離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單價(jià)選擇性陽離子交換膜及其制備方法。

背景技術(shù)

電滲析是利用離子交換膜對(duì)離子的選擇透過性能，在外加直流電場力的推動(dòng)下，陰陽離子在電場作用下通過陰陽離子交換膜到達(dá)不同腔室，從而實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)溶液的分離、提純和濃縮等。由于電滲析過程是常壓操作，膜污染較小，且能夠?qū)㈦娊赓|(zhì)溶液濃縮到較高的濃度，因此電滲析在苦咸水處理、海水淡化、化學(xué)品生產(chǎn)以及高鹽廢水處理中具有廣泛的應(yīng)用。

近年來，隨著環(huán)保要求越來越嚴(yán)，工業(yè)廢水“零排放”漸成趨勢。零排放常用電滲析技術(shù)預(yù)濃縮以后再多效蒸發(fā)，這樣得到混鹽和回用水。而要真正實(shí)現(xiàn)零排放必然要求分鹽，分鹽要求離子交換膜具有選擇性分離單/多價(jià)離子的性能。相對(duì)于多價(jià)離子，單價(jià)離子優(yōu)先通過單/多價(jià)選擇性離子交換膜。提高單/多價(jià)離子交換膜的選擇性主要利用孔徑的篩分作用和靜電排斥作用。如，中國發(fā)明專利201811005001.X，201811004913.5和201810987787.3通過在普通陽離子交換膜基膜表面氧化聚合生成一層較為致密的季胺化聚苯胺活性層和碘烷季銨化聚吡咯改性層；中國發(fā)明專利201510624096.3和201510623625.8以微濾、超濾、納濾膜和普通離子交換膜為基膜，通過層層自組裝的方法提高膜表面的致密性和電荷；中國發(fā)明專利201810812758.3通過在普通離子交換膜表面電滲析沉積一層污染物(有機(jī)酸、有機(jī)堿或聚電解質(zhì))；得到單價(jià)陽離子選擇性離子交換膜。

中國發(fā)明專利CN104815568A將常規(guī)陰離子交換膜浸漬于含有功能基團(tuán)的芳香重氮鹽溶液中，添加還原劑將重氮基還原成芳香自由基得到較為致密的功能層；中國發(fā)明專利201610185761.8采用聚乙烯醇、胺類化合物、正硅酸乙酯等交聯(lián)劑制備荷正電基膜，然后以含酸性基團(tuán)的胺和酰氯在基膜表面界面聚合；得到單價(jià)陰離子選擇性離子交換膜。

盡管單價(jià)離子選擇性電滲析分鹽技術(shù)優(yōu)勢明顯，應(yīng)用前景巨大，但目前國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例和反滲透比相對(duì)較少。主要原因是單價(jià)離子選擇性膜的選擇性和穩(wěn)定性還不高，因此迫切需要開發(fā)高性能的單價(jià)選擇性離子交換膜。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種制備的膜電阻低，極限電流密度高，單價(jià)離子選擇性高，而且制備方法簡單，可用于單價(jià)陽離子和多價(jià)陽離子分離的單價(jià)選擇性陽離子交換膜的制備方法，本發(fā)明的具體目的如下：

本發(fā)明的其中一個(gè)目的在于提供一種單價(jià)選擇性陽離子交換膜，其技術(shù)點(diǎn)在于：所述單價(jià)選擇性陽離子交換膜的厚度為80～200μm，所述單價(jià)選擇性陽離子交換膜的界面聚合層厚度為50～300nm，所述單價(jià)選擇性陽離子交換膜的電阻為2～5Ω/cm²，所述單價(jià)選擇性陽離子交換膜的離子交換容量為0.5～5mmol/g。

本方面的另外一個(gè)目的是提高一種單價(jià)選擇性陽離子交換膜的制備方法，其具體步驟如下：

S1基膜的制備：將可溶性聚合物加入到溶劑中，充分?jǐn)嚢枧渲瞥设T膜液，超聲后靜置，然后脫泡后流延或刮成膜，室溫下干燥或凝膠浴相轉(zhuǎn)化后干燥得到基膜；

S2介孔聚合物的制備：在水浴條件下利用高分子前驅(qū)體和非離子表面活性劑的有機(jī)-有機(jī)自組裝，然后除去非離子表面活性劑，得到介孔聚合物；