一種具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜的制備方法，其特征在于：以酸性聚合物及堿性單體為原料，使酸性聚合物的酸性離子交換基團(tuán)部分或者完全“酸堿對”化，即得具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜。本發(fā)明利用酸性聚合物與堿性單體之間可形成“酸堿對”的作用，使得酸性離子交換基團(tuán)部分或者完全“酸堿對”化，從而在膜內(nèi)構(gòu)筑了一個(gè)只能傳輸質(zhì)子的通道，實(shí)現(xiàn)一多價(jià)陽離子的分離。
【專利說明】—種具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜的
制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于離子交換膜【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及的是一種具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著離子交換膜的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，現(xiàn)實(shí)的需求對膜的選擇性分離性能提出更高要求。特別是針對含有相同電荷不同價(jià)態(tài)離子的混合溶液的分離，例如，廢水處理、濕法冶金、海水的綜合應(yīng)用等。
[0003]目前關(guān)于一多價(jià)陽離子選擇性分離膜的制備多集中于對商業(yè)離子交換膜的表面改性。Taylor & Francis 期刊 Desalination and Water Treatment (2013, 51, 2740-2748)介紹了一種通過浸泡法在陽離子交換膜的表面吸附一層荷正電的聚合物來制備單價(jià)陽離子選擇性分離膜。對H+、Zn2+、Na+、Mg2+等體系分離的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性膜對一多價(jià)陽離子選擇性分離效果明顯。然而通過這種方法制備的改性膜有一個(gè)致命的缺陷就是壽命短，長期使用時(shí)表面改性層容易脫落，分離性能下降。
[0004]英國皇家化學(xué)會(huì)期刊Journal of Materials Chemistry (2010，20，3750-3757)報(bào)道了通過“重氮誘導(dǎo)的錨定過程”的方法在商業(yè)陽離子交換膜表面化學(xué)接枝上一層聚苯胺狀改性層，并用于H\ Zn2+體系的分離，表現(xiàn)出不錯(cuò)的選擇性分離效果。然而這種改性方法不適合于大面積制備，設(shè)備要求較高，成本高，而且改性層的厚度很難控制。
[0005]綜合相關(guān)資料可見，目前單價(jià)陽離子選擇性分離膜的制備存在著制備過程可控性差，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化困難以及使用壽命短等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供一種制備方法簡單、有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前景、選擇分離性能顯著、使用壽命長的具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜的制備方法。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明公開了一種具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜的制備方法，其特點(diǎn)在于:以酸性聚合物及堿性單體為原料，使酸性聚合物的酸性離子交換基團(tuán)部分或者完全“酸堿對”化，即得具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜。
[0009]本發(fā)明具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜的制備方法，其特點(diǎn)在于:所述酸性聚合物為磺化聚苯醚；所述堿性單體為聚乙烯基咪唑。
[0010]所述制備方法是按如下步驟進(jìn)行:
[0011]將0.5g磺化聚苯醚溶解在5ml 二甲基甲酰胺中，再加入0.06-0.6g乙烯基咪唑，攪拌24h，然后再加入0.002-0.02g偶氮二異丁腈；于80°C下反應(yīng)IOh獲得均勻膜液；將所述均勻膜液涂敷在玻璃板上于60°C下烘干6h，即得具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜。
[0012]本發(fā)明依據(jù)酸性聚合物與堿性聚合物在一定條件下可形成“酸堿對”的原理，使酸性聚合物的酸性離子交換基團(tuán)部分或者完全“酸堿對”化?！八釅A對”化離子交換基團(tuán)仍可實(shí)現(xiàn)質(zhì)子的傳輸，卻不能傳輸金屬離子，從而實(shí)現(xiàn)一多價(jià)陽離子的分離。
[0013]所述磺化聚苯醚由含磺酸基的重復(fù)單元及不含磺酸基的重復(fù)單元組成，兩種重復(fù)單元所占的比例分別為28%和72%，其結(jié)構(gòu)式為:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜的制備方法，其特征在于:以酸性聚合物及堿性單體為原料，使酸性聚合物的酸性離子交換基團(tuán)部分或者完全“酸堿對”化，即得具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述酸性聚合物為磺化聚苯醚；所述堿性單體為聚乙烯基咪唑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述制備方法是按如下步驟進(jìn)行: 將0.5g磺化聚苯醚溶解在5ml 二甲基甲酰胺中，再加入0.06-0.6g乙烯基咪唑,攪拌24h，然后再加入0.002-0.02g偶氮二異丁腈；于80°C下反應(yīng)IOh獲得均勻膜液；將所述均勻膜液涂敷在玻璃板上于60°C下烘干6h，即得具有一多價(jià)陽離子選擇性分離功能的陽離子交換膜。
【文檔編號(hào)】B01D61/48GK103736405SQ201310699054
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】徐銅文, 葛亮 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)