[發明專利]一種單面改性陽離子交換膜的制備方法

在審

• 申請號: 202011610615.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112844058A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李福勤;張引弓;王紹州;朱敏;郭彥夫;李佳賓
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01J39/18
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明提供了一種單面改性陽離子交換膜的制備方法，將陽離子交換膜依次在去離子水與酸溶液中浸泡，充分延展并活化，用去離子水洗凈后得氫型陽離子交換膜；將氫型陽離子交換膜一面完全覆蓋，浸泡在一定比例的吡咯與殼聚糖混合溶液中，向混合溶液緩慢滴加氧化劑，反應完成后，取出膜并浸入戊二醛溶液中交聯殼聚糖，得到單面改性陽離子交換膜。本發明單面改性陽離子交換膜用于一二價離子的選擇性的分離。

技術領域

本發明涉及離子交換膜領域，尤其涉及一種單面改性陽離子交換膜的制備方法。

背景技術

快速增長的資源短缺和環境污染問題是未來科學界面臨的挑戰，發展高效的資源回收和污染物處理技術是必要的，在此背景下膜分離技術得到廣泛發展和應用。電滲析技術作為一種成熟膜分離技術，因其具有成本效益高、操作方便、環境友好等優點而被廣泛應用于水處理領域。離子交換膜作為電滲析的核心組件，在海水淡化、環境保護、資源回收、能源生產等方面的得到廣泛應用，但同時在廢水中特定離子的去除、水中鋰回收、濕法冶金酸的回收等領域需要離子交換膜具有單多價陽離子分離的性能，而單價選擇性陽離子交換膜的出現能彌補傳統陽離子交換膜這一缺陷。

中國專利CN109173756B公開了一種溴烷季銨化聚吡咯改性陽離子交換膜的制備方法，陽離子交換膜依次在堿溶液和酸溶液中浸泡，去離子水清洗，獲得酸堿活化后的陽離子交換膜；將活化后的陽離子交換膜浸泡在吡咯溶液中，室溫靜置至吡咯溶液揮干后，再加入氧化劑水溶液，震蕩，取出膜，獲得聚吡咯修飾膜；室溫下，將聚吡咯修飾膜浸入溴烷溶液中1～24h，取出膜，用去離子水清洗，即得溴烷季銨化聚吡咯改性陽離子交換膜，用于Na⁺的單價選擇性分離。

中國專利CN102935389A公開了一種具有單價選擇分離功能的陽離子交換膜制備方法，該方法首先通過內嵌式浸涂將殼聚糖和/或其疊氮化衍生物溶液附著于經粗糙化處理后的常規陽離子交換膜表面；避光瀝干后，殼聚糖疊氮化衍生物還需要經紫外光輻照引發氮烯的鍵插入反應，完成殼聚糖在基膜表面的共價鍵固定；最后，以交聯處理和/或胺化處理來實現對功能層基體致密度、荷電密度及其在基膜表面固著作用等的調節，從而在常規陽離子交換膜表面形成以共價鍵固定的致密而均勻的荷正電薄層。

盡管已有商品化的單價選擇性陽離子交換膜應用于工業領域，但它們的分離性能和價格并不令人滿意，因此制備經濟高效的單價選擇性陽離子交換膜刻不容緩。目前單價選擇性陽離子交換膜的制備主要是通過對普通離子交換膜的膜基體改性與膜表面改性，通過浸漬膜表面改性方法來提高膜的選擇分離性能，是一種簡單、經濟有效的方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種聚吡咯—交聯殼聚糖單面改性陽離子交換膜的制備方法，本發明提供的方法簡單有效，用于制備單價選擇性陽離子交換膜，該膜在分離不同價陽離子過程中作用顯著，優勢明顯。

本發明提供的聚吡咯—交聯殼聚糖單面改性陽離子交換膜的制備方法，包含以下步驟：

(1)室溫下，將待改性的陽離子交換膜浸入去離子水中12h充分延展，之后再浸入400mL濃度為0.5mol/L酸性溶液中2～3h，用去離子水反復沖洗，沖洗液前后pH無變化時，離子交換膜完全氫化，得到氫型陽離子交換膜；

(2)將吡咯和殼聚糖分別溶解在溶劑中，然后將吡咯溶液和殼聚糖溶液進行混合，得到的混合溶液中吡咯濃度為0.05～0.25mol/L，殼聚糖濃度為2.5g/L；

(3)將步驟(1)的氫型陽離子交換膜一側進行完全覆蓋，然后再將氫型陽離子交換膜浸入步驟(2)的混合溶液中，向混合溶液中緩慢滴加混合液體積0.025倍的氧化劑水溶液，所述氧化劑水溶液的濃度為0.2～1.2mol/L，充分攪拌反應1～10h，當陽離子交換膜呈現黑褐色或黑色時，證明膜表面上附著聚吡咯層；

(4)將(3)中附著聚吡咯層的陽離子交換膜浸入濃度為2wt％的戊二醛溶液中對殼聚糖交聯8～12h，交聯完成后去除離子交換膜非改性層一側的貼附層。