[發明專利]一種堅固且耐有機溶劑的陽離子交換膜的制備方法

有效

• 申請號: 202210532470.7
• 申請日: 2022-05-12
• 公開（公告）號: CN114917777B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 秦剛華;劉春紅;祁志福;董雋;高強生;薛上峰;余帥軍;沈江南
• 申請（專利權）人: 浙江浙能技術研究院有限公司;浙江工業大學
• 主分類號: B01D71/72
• 分類號: B01D71/72;B01D67/00;B01D69/02;C02F1/469
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種堅固且耐有機溶劑的陽離子交換膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、制膜；

步驟1.1、室溫下，按(0.3：1)～(5：1)的質量比將聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-順丁烯二酸)鈉鹽和聚乙烯亞胺與去離子水混合設定時長，得到質量濃度為50％～100％的PSSMA水溶液；

步驟1.2、在PSSMA水溶液中依次加入設定質量分數的氫氧化鉀和二甲基亞砜，然后在50～100℃油浴中攪拌15～60分鐘，得到混合溶液；以氫氧化鉀和二甲基亞砜的總質量為100％計，氫氧化鉀的質量分數為1％～20％，二甲基亞砜的質量分數為80％～99％；

步驟1.3、在步驟1.2得到的混合溶液中加入凱夫拉爾納米纖維碎片，并保持在50～100℃下持續攪拌精餾10～30小時，得到鑄膜液；使用鑄膜液在水平放置的干燥玻璃板上刮制成膜；凱夫拉爾納米纖維碎片的質量用量為氫氧化鉀和二甲基亞砜的總質量用量的0.5％～6％；

步驟2、將步驟1.3刮制得到的膜立即浸入純水中相轉換15～45分鐘，得到凝膠膜；采用純水洗滌凝膠膜至洗液的pH達到5～8；然后將凝膠膜浸入設定濃度的4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和N-羥基丁二酰亞胺的混合溶液中并密封，浸泡凝膠膜24～96小時后，取出凝膠膜并進行干燥，得到陽離子交換膜。

2.根據權利要求1所述堅固且耐有機溶劑的陽離子交換膜的制備方法，其特征在于:步驟1.1中按(0.5：1)～(4：1)的質量比，將聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-順丁烯二酸)鈉鹽和聚乙烯亞胺與去離子水混合5～45分鐘，得到質量濃度為67％～90％的PSSMA水溶液；步驟1.2中在PSSMA水溶液中依次加入設定質量分數的氫氧化鉀和二甲基亞砜后，在60～80℃油浴中攪拌30～60分鐘；步驟1.2中以氫氧化鉀和二甲基亞砜的總質量為100％計，氫氧化鉀的質量分數為2％～8％，二甲基亞砜的質量分數為92％～98％。

3.根據權利要求2所述堅固且耐有機溶劑的陽離子交換膜的制備方法，其特征在于:聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-順丁烯二酸)鈉鹽和聚乙烯亞胺與去離子水的混合時長為15分鐘；在PSSMA水溶液中依次加入設定質量分數的氫氧化鉀和二甲基亞砜后，在70℃油浴中攪拌。

4.根據權利要求1所述堅固且耐有機溶劑的陽離子交換膜的制備方法，其特征在于:步驟1.3中加入的凱夫拉爾納米纖維碎片的量為氫氧化鉀和二甲基亞砜的總質量用量的1％～5％，加入凱夫拉爾納米纖維碎片后保持在60～80℃下持續攪拌精餾15～25小時。

5.據權利要求4所述堅固且耐有機溶劑的陽離子交換膜的制備方法，其特征在于:加入的凱夫拉爾納米纖維碎片的量為氫氧化鉀和二甲基亞砜的總質量用量的4.2％，加入凱夫拉爾納米纖維碎片后保持在70℃下持續攪拌精餾20小時。

6.根據權利要求1所述堅固且耐有機溶劑的陽離子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟2為：將步驟1.3刮制得到的膜立即浸入純水中相轉換20～40分鐘，得到凝膠膜；采用純水洗滌凝膠膜至洗液的pH達到6～7；然后將凝膠膜浸入1～5g/L的4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、0.1～5g/L的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和0.1～5g/L的N-羥基丁二酰亞胺的混合溶液中并密封，浸泡凝膠膜30～90小時后，取出凝膠膜并進行干燥，得到陽離子交換膜。

7.根據權利要求1所述堅固且耐有機溶劑的陽離子交換膜的制備方法，其特征在于：將凝膠膜浸入3.5g/L的4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、1.5g/L的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和0.8g/L的N-羥基丁二酰亞胺的混合溶液中并密封。

8.一種如權利要求1至7中任一項所述方法制備的陽離子交換膜的應用方法，其特征在于：應用于電滲析脫鹽中，待脫去的鹽為NaCl和Na₂SO₄中至少一種。