專利名稱：采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，屬于膜分離的技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景電滲析或者電除鹽(EDI)技術(shù)是在直流電場的作用下，利用陰陽離子交換膜對溶液中陰陽離子的選擇透過性，來實現(xiàn)離子的去除或者濃縮。異相離子交換膜是電滲析和電除鹽(EDI)裝置中使用的關(guān)鍵材料，對其的基本性能要求包括導(dǎo)電性好、離子選擇透過性高、機械強度高、溶脹率低等。
異相膜的一種典型制備方法是將高分子聚合物與粉狀離子交換樹脂以輥筒或擠出機混煉，接著拉片形成膜狀物。為了提高膜的強度，需要在膜片的上下各覆一層網(wǎng)布，把膜片和網(wǎng)布熱壓或者滾壓在一起形成實用的膜。異相膜另一種典型的制備方法是將離子交換樹脂粉和粘結(jié)劑混合后，均勻涂覆在增強網(wǎng)布的兩側(cè)，最終形成外面是樹脂和粘結(jié)劑混合物、中間是增強網(wǎng)布的離子交換平板膜。網(wǎng)布可以使用尼龍、滌綸、聚氯乙稀、聚乙烯、聚丙烯、玻璃纖維等等多種材料。例如專利CN1021828C介紹了一種采用四輥壓延機連續(xù)制備異相離子交換膜的方法，其中增強用的網(wǎng)布靠導(dǎo)軌引入離子交換膜片的上面和下面，經(jīng)過壓網(wǎng)裝置將網(wǎng)布壓入膜片內(nèi)，以起到增強膜片的作用。又如，專利CN1036052C介紹了一種以聚氯乙稀布為增強織物，將漿液涂在該增強織物上，加壓加熱聚合后再磺化的方法制備異相陽離子交換膜的方法。但是，無論在外表面熱壓或者滾壓網(wǎng)布，還是在內(nèi)部包覆網(wǎng)布，其優(yōu)點是大大提高了膜的強度，減小了膜的溶脹率；而帶來的缺點是由于目前使用的網(wǎng)布由惰性材料制成，網(wǎng)布本身在溶液中不能導(dǎo)離子，它們嵌在離子交換膜中，增大了膜的電阻，并最終影響電滲析或者電除鹽(EDI)裝置的電耗。
又如，有人申請了一種離子交換網(wǎng)膜，其多功能離子交換網(wǎng)膜兼有離子交換膜和隔板兩者特征和功能，采用該離子交換網(wǎng)膜組裝的電滲析裝置無需再填充網(wǎng)布板，在一定程度上也改善了電滲析裝置的導(dǎo)離子性能。但是由于該膜密封周邊為平整平面，這樣往往造成加工困難或加工工藝繁瑣，而且填充樹脂不便，只能用于板框式的水處理器。尤其是整個離子交換網(wǎng)膜采用同種材料制成，即網(wǎng)膜的周邊和凹凸不平的中間部分為同一種材料制成，因此，若采用導(dǎo)離子性能好的材料制網(wǎng)膜在提高離子交換效率的同時卻難以保證網(wǎng)膜的強度，若采用強度好的材料制網(wǎng)膜再提高網(wǎng)膜強度的同時由于增強材料的堆積影響了離子的交換效率，難以同時兼顧網(wǎng)膜的離子交換效率和強度。尤其是整個離子交換網(wǎng)膜采用同種材料制成，即網(wǎng)膜的周邊和凹凸不平的中間部分為同一種材料制成，因此，若采用導(dǎo)離子性能好的材料制網(wǎng)膜在提高離子交換效率的同時卻難以保證網(wǎng)膜的強度，若采用強度好的材料制網(wǎng)膜在提高網(wǎng)膜強度的同時由于增強材料的堆積影響了離子的交換效率，難以同時兼顧網(wǎng)膜的離子交換效率和強度。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的惰性增強網(wǎng)布引起的異相離子交換膜的膜面電阻大，使電耗增加，或離子交換效率和網(wǎng)膜強度難以兼顧等技術(shù)問題，提供了一種設(shè)計合理，能減小膜面電阻的采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強，兼顧離子交換效率和網(wǎng)膜強度的異相離子交換膜。
本實用新型的上述技術(shù)目的主要是通過以下技術(shù)方案解決的包括陽離子交換膜和陰離子交換膜，在膜片表面或膜片間設(shè)有增強網(wǎng)布，至少一層所述的增強網(wǎng)布為可導(dǎo)離子網(wǎng)布，所述的可導(dǎo)離子網(wǎng)布為陰離子型或陽離子型。其中，可導(dǎo)離子網(wǎng)布可直接采用可導(dǎo)離子材料制成，也可以采用惰性材料經(jīng)過處理后成為可導(dǎo)離子材料而制成。處理的方法可采用各種與制備離子交換膜類似的工藝，包括但不限于在網(wǎng)布上粘結(jié)離子交換樹脂顆粒或者粉末，粘結(jié)不同長度離子交換纖維或其它導(dǎo)離子材料，以網(wǎng)布為基材進行涂覆、交聯(lián)、接枝等。增強網(wǎng)布采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布，可彌補因惰性網(wǎng)布增大的膜面電阻，增大了異相離子交換膜的極限電流，提高了異相離子交換膜的離子交換性能；另一方面直接將可導(dǎo)離子材料制成增強網(wǎng)布不會增加增強網(wǎng)布的厚度，從而不改變濃淡水室的空間大小，不會影響異相離子交換膜電除鹽器的產(chǎn)水效率。
作為優(yōu)選，所述的可導(dǎo)離子網(wǎng)布由惰性網(wǎng)格和固定于惰性網(wǎng)格上的可導(dǎo)離子體構(gòu)成。誠然，可導(dǎo)離子網(wǎng)布也可以是其本身就具備可導(dǎo)離子性能。可導(dǎo)離子體根據(jù)導(dǎo)離子性能的需要設(shè)置，可間隔地分布在惰性網(wǎng)格上，也可布滿惰性網(wǎng)格網(wǎng)線的四周或者它們的組合。
作為優(yōu)選，所述的增強網(wǎng)布與膜片點接觸或線接觸，點接觸包括十字狀點接觸或其它的點接觸；或所述的增強網(wǎng)布部分壓入膜片中，在膜片表面形成一定的不平整度。增強網(wǎng)布與膜片間采用點接觸或采用增強網(wǎng)布部分壓入膜片中，可在增強離子交換膜強度的同時增大水流在離子交換膜的表面的湍流程度，減少濃差極化。
作為優(yōu)選，所述的增強網(wǎng)布壓覆于膜片的兩側(cè)表面且均為可導(dǎo)離子網(wǎng)布；所述的壓覆于膜片兩側(cè)的可導(dǎo)離子網(wǎng)布均為陰離子型或陽離子型或陰離子型和陽離子型的組合；或所述的增強網(wǎng)布壓覆于膜片的兩側(cè)表面且分別為可導(dǎo)離子網(wǎng)布和惰性網(wǎng)布。
作為優(yōu)選，所述的增強網(wǎng)布的目數(shù)為10目-100目，網(wǎng)線的直徑為0.05mm-3mm。
因此，本實用新型具有如下有益效果設(shè)計合理，能減小膜面電阻，增大了異相離子交換膜的極限電流，提高異相離子交換膜的離子傳遞性能；另一方面直接將可導(dǎo)離子材料制成增強網(wǎng)布不會增加增強網(wǎng)布的厚度，從而不改變濃淡水室的空間大小，不會影響異相離子交換膜電除鹽器的產(chǎn)水效率。本實用新型的上述特點，使得其應(yīng)用于電滲析和電除鹽器時，能夠降低電耗，提高脫鹽效率。


附圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本實用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是本實用新型可導(dǎo)離子網(wǎng)布的一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4是附圖1的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5是附圖2的端面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
實施例1如圖1和圖4所示，異相離子交換膜分陰離子交換膜和陽離子交換膜，它們由膜片1和包埋于兩膜片1之間的增強網(wǎng)布2構(gòu)成，增強網(wǎng)布的目數(shù)為50目，網(wǎng)線的直徑為2mm。如圖3所示，增強網(wǎng)布2為由惰性網(wǎng)格5和固定于惰性網(wǎng)格上的可導(dǎo)離子體3構(gòu)成的可導(dǎo)離子網(wǎng)布4，可導(dǎo)離子網(wǎng)布為陰離子型，也可以是陽離子型。
實施例2如圖2和圖5所示，異相離子交換膜分陰離子交換膜和陽離子交換膜，由膜片1和壓覆于膜片1兩表面的增強網(wǎng)布2構(gòu)成，增強網(wǎng)布的目數(shù)為70目，網(wǎng)線的直徑為1mm。增強網(wǎng)布2均為由可導(dǎo)離子材料制成的可導(dǎo)離子網(wǎng)布，可導(dǎo)離子網(wǎng)布均為陽離子型，但也可以是均為陰離子型，還可以是陰離子型和陽離子型的組合。
實施例3如圖2和圖5所示，異相離子交換膜分陰離子交換膜和陽離子交換膜，由膜片1和壓覆于膜片1兩表面的增強網(wǎng)布2構(gòu)成，增強網(wǎng)布的目數(shù)為100目，網(wǎng)線的直徑為0.5mm。增強網(wǎng)布2均為由可導(dǎo)離子材料制成的可導(dǎo)離子網(wǎng)布，可導(dǎo)離子網(wǎng)布均為陽離子型，但也可以是均為陰離子型，還可以是陰離子型和陽離子型的組合。異相離子交換膜的制作工藝如下把陶氏化學(xué)公司生產(chǎn)的粒徑為50μm左右的離子交換樹脂粉(牌號為C-350和A-500)，通過環(huán)氧、聚氨酯等粘結(jié)劑固定在尼龍網(wǎng)布上，制作成可導(dǎo)離子的增強網(wǎng)布。網(wǎng)布的目數(shù)為100目，其網(wǎng)線的直徑為3mm。然后在壓延機上制備異相離子交換膜片，把制好的網(wǎng)布和離子交換膜片在15Mpa壓力下熱壓60分鐘，控制壓片的厚度來控制網(wǎng)布在膜片上陷入的深度，以調(diào)節(jié)離子交換膜成品的表面不平整度，最終制得表面平整的異相離子交換膜。陽離子交換膜膜片兩側(cè)壓覆的網(wǎng)布均采用陽離子型，陰離子交換膜膜片兩側(cè)壓覆的網(wǎng)布均采用陰離子型。
實施例4如圖2和圖5所示，異相離子交換膜分陰離子交換膜和陽離子交換膜，由膜片1和壓覆于膜片1兩表面的增強網(wǎng)布2構(gòu)成，增強網(wǎng)布的目數(shù)為10目，網(wǎng)線的直徑為0.05mm。增強網(wǎng)布2均為由可導(dǎo)離子材料制成的可導(dǎo)離子網(wǎng)布，可導(dǎo)離子網(wǎng)布均為陽離子型，但也可以是均為陰離子型，還可以是陰離子型和陽離子型的組合。異相離子交換膜的制作工藝如下以平面厚度約為1mm的聚乙烯惰性網(wǎng)布為基材，溶脹吸浸苯乙烯和二乙烯苯，然后利用引發(fā)劑聚合。最后分別經(jīng)磺化反應(yīng)制成帶陽離子交換基團的改性網(wǎng)布；經(jīng)過氯甲基化和胺化制成帶陰離子交換基團的改性網(wǎng)布。網(wǎng)布的目數(shù)為10目，其網(wǎng)線的直徑為0.05mm。然后在壓延機上制備異相離子交換膜片，把制好的改性網(wǎng)布和離子交換膜片在15Mpa壓力下熱壓60分鐘，控制壓片的厚度來控制網(wǎng)布在膜片上陷入的深度，以調(diào)節(jié)離子交換膜成品的表面不平整度為1.0mm，制得表面不平整的異相離子交換膜。陽離子交換膜膜片兩側(cè)壓覆的網(wǎng)布一側(cè)為陽離子型，另一側(cè)為惰性網(wǎng)布；陰離子交換膜膜片兩側(cè)壓覆的網(wǎng)布一側(cè)為陰離子型，另一側(cè)為惰性網(wǎng)布。
本實用新型異相離子交換膜的性能和原惰性網(wǎng)布增強的離子交換膜的比較見下表1
表1本發(fā)明與原惰性網(wǎng)布增強的異相離子交換膜綜合性能比較表
權(quán)利要求1.一種采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，包括陽離子交換膜和陰離子交換膜，其特征在于在膜片(2)表面或膜片間設(shè)有增強網(wǎng)布(2)，至少一層所述的增強網(wǎng)布為可導(dǎo)離子網(wǎng)布(4)，所述的可導(dǎo)離子網(wǎng)布為陰離子型或陽離子型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，其特征在于所述的可導(dǎo)離子網(wǎng)布由惰性網(wǎng)格(5)和固定于惰性網(wǎng)格上的可導(dǎo)離子體(3)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，其特征在于所述的增強網(wǎng)布與膜片點接觸或線接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，其特征在于所述的增強網(wǎng)布部分壓入膜片中，在膜片表面形成一定的不平整度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，其特征在于所述的增強網(wǎng)布壓覆于膜片的兩側(cè)表面且均為可導(dǎo)離子網(wǎng)布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，其特征在于所述的壓覆于膜片兩側(cè)的可導(dǎo)離子網(wǎng)布均為陰離子型或陽離子型，或陰離子型和陽離子型的組合。
7.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，其特征在于所述的增強網(wǎng)布壓覆于膜片的兩側(cè)表面且分別為可導(dǎo)離子網(wǎng)布和惰性網(wǎng)布。
8.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，其特征在于所述的增強網(wǎng)布的目數(shù)為10目-100目，網(wǎng)線的直徑為0.05mm-3mm。
9.據(jù)權(quán)利要求3所述的采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，其特征在于所述的增強網(wǎng)布的目數(shù)為10目-100目，網(wǎng)線的直徑為0.05mm-3mm。
10.據(jù)權(quán)利要求4所述的采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，其特征在于所述的增強網(wǎng)布的目數(shù)為10目-100目，網(wǎng)線的直徑為0.05mm-3mm。
專利摘要本實用新型涉及一種采用可導(dǎo)離子網(wǎng)布增強的異相離子交換膜，屬于膜分離的技術(shù)領(lǐng)域。它包括陽離子交換膜和陰離子交換膜，在膜片表面或膜片間設(shè)有增強網(wǎng)布，至少一層所述的增強網(wǎng)布為可導(dǎo)離子網(wǎng)布，所述的可導(dǎo)離子網(wǎng)布為陰離子型或陽離子型。它解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的惰性增強網(wǎng)布引起的異相離子交換膜的膜面電阻大，使電耗增加等技術(shù)問題等問題。它具有設(shè)計合理，能減小膜面電阻等特點。
文檔編號B01D63/08GK2732339SQ200420107758
公開日2005年10月12日 申請日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者仝志明, 李翔 申請人:浙江歐美環(huán)境工程有限公司