[發明專利]一種電控離子交換膜萃取材料的制備方法及其在碘離子去除中的應用

有效

• 申請號: 202010300941.2
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111530510B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 郝曉剛;楊言言;羅晉花;杜曉;馬旭莉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J41/04
• 分類號: B01J41/04;C02F1/42;C02F101/12
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種電控離子交換膜萃取材料的制備方法及其在碘離子去除中的應用。具體為將摩爾比為1:1的碘單質與KI溶于水中，形成KIsubgt;3/subgt;溶液，加入吡咯單體水溶液，采用電化學氧化法制得Isubgt;3/subgt;supgt;?/supgt;摻雜的3D多孔聚吡咯功能型萃取膜材料，將其組裝到電控離子交換膜萃取系統中，利用聚吡咯功能型膜萃取材料的吸附選擇性及電控離子交換膜萃取系統中槽電壓?雙脈沖電位耦合電路，實現了碘離子的連續、高效、選擇性去除，且在多次循環利用后，其萃取效率仍可達到90%以上。本發明膜的制作工藝簡單，循環利用性高，極易實現大規模生產，為碘離子選擇性萃取的工業化應用提供了基礎；去除廢水中的碘離子效率高、選擇性高、成本低、環境友好。

技術領域

本發明涉及一種電控離子交換膜萃取材料的制備方法及其在碘離子去除中的應用，屬于水處理技術領域。

背景技術

非放射性的碘及其化合物作為其他化學品合成的基礎原料，被廣泛應用于食品、醫藥、工農業、國防等眾多領域。同時，放射性碘（¹²⁹I和¹³¹I）可被用在核能源、氧-碘化學激光器原料、X光造影劑等方面。因此，市場對碘的需求量也很大。另一方面，水中高含量的碘會給人體造成很嚴重的危害（如，碘致甲狀腺腫等）。特別是，核事故等釋放的大量放射性碘（¹³¹I），會進一步加劇該危害。因而，研究如何有效地對水中含碘污染物進行去除或回收，對環境及碘資源再利用都具有重要的意義。

目前，分離提取水中碘資源的方法主要包括吸附及離子交換、溶劑萃取、膜分離、化學沉淀、空氣吹出等。其中，基于多孔離子交換樹脂的吸附法因具有良好的交換能力且操作簡單、能耗低等優點，而被認為是最具有競爭力的技術。中國專利CN105311973B利用商品化的離子交換樹脂和聚醚砜復合材料處理高碘水，吸附2?h后碘脫除率達90％以上。中國專利CN106076246B公開了一種Bi₂O₃活性組分和Al₂O₃-MO載體組成的具有微納分級結構的雙組分復合氧化物除碘材料。然而，上述專利中僅考慮了吸附材料的除碘效果，并未考察吸附后碘的解析，即碘的回收。吸附法中吸附后碘的回收及吸附劑的再生過程，操作繁瑣，需進行反復的酸洗或堿洗，不僅造成成本提高且不可避免地帶來大量二次污染。

中國專利CN108441881B公開了一種電控離子膜萃取耦合電解法生產碘產品的方法，該方法利用電控離子交換技術（Electrochemically?switched?ion?exchange，ESIX），通過給具有選擇吸附性的聚吡咯功能型膜電極交替施加氧化還原電位實現碘離子的富集、回收，并利用還原過程中對電極的副反應生產碘產品。然而，該過程中，碘離子的富集與回收操作是單獨間歇進行的，操作過程也相對比較繁瑣，在實際應用中會受到很大限制。

發明內容

為了提高水體中碘離子的萃取效率，本發明提供了一種電控離子交換膜萃取材料的制備方法，在電控離子交換技術基礎上，結合槽電壓-雙脈沖電位耦合電路系統，實現對碘離子的高效、連續、選擇性富集與回收。

本發明提供了一種電控離子交換膜萃取材料的制備方法，包括以下步驟：

將摩爾比為1:1的碘單質與KI加入超純水或去離子水中，攪拌使其溶解；然后加入0.06~0.3?M的吡咯單體溶液，采用三電極體系，于0.50~1.00?V的電壓下恒電壓聚合10~120min，即獲得I₃^?摻雜的聚吡咯電活性膜；最后將I₃^?摻雜的聚吡咯電活性膜于-0.40~-0.90?V電壓下還原10~60?min以原位脫除I₃^?，取出后由超純水沖洗干凈，常溫干燥，即制得I₃^?印跡的聚吡咯功能型萃取膜材料。