[发明专利]一种含有聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物的双极膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极膜的制备方法，具体说涉及一种中间界面层含有聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物的改性双极膜制备方法。

背景技术

双极膜(Bipolar Membrane，BPM)通常是由阴离子交换膜层(AM)和阳离子交换膜层(CM)复合而成，通常将构成双极膜的阴、阳两膜层内侧及其邻近区域称作中间界面层。将双极膜置于电槽阴、阳两极之间时，在直流电场的作用下，双极膜中间界面层中的水将发生解离，生成氢离子和氢氧根离子，氢离子透过阳离子交换膜层进入阴极室，氢氧根离子透过阴离子交换膜层进入阳极室。

双极膜及其水解离技术，在化工生产、分离、废物利用、资源回收和环境保护等领域有着十分广泛而重要的应用。

促进双极膜中间界面层水解离，提高水解离效率，降低双极膜的膜阻抗和槽电压，减少电槽中电氧化还原副反应的发生，已成为当前双极膜研究的热点。

徐铜文等将含亲水基团的大分子（聚乙烯醇、聚乙二醇、牛血清蛋白、聚酰胺胺等）引入双极膜中间界面层，加快水的解离速率，降低双极膜的膜阻抗和膜电压；Feiyan Peng等将镁铝皮石、FeCl₃引入双极膜中间界面层，水解离效率获得提高。在亲水聚合物结构上引入重金属离子或过渡金属离子，对界面层水解离应有更佳的催化活性。

本发明提出将聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物添加到双极膜中，含金属离子的亲水聚合物催化双极膜中间界面层水解离，进而降低膜阻抗和槽电压。

发明内容

本发明的目的是提供一种中间界面层含有聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物的双极膜制备方法。

为实现本发明的目的采用的技术方案是：

1、聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物的制备

方法

准确称取适量的聚乙烯亚胺，配制成质量分数为10.0％的聚乙烯亚胺水溶液；准确称取适量的乙酰二茂铁，用乙醇搅拌溶解，加入到上述聚乙烯亚胺水溶液中；准确称取适量的甲醛和二甲胺，混合后经冰浴冷却也加入到上述聚乙烯亚胺水溶液中。搅拌均匀后加入2～3滴浓盐酸并在10～25℃下反应10～24h，减压蒸馏得固体聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物。

配方

所述的聚乙烯亚胺，分子量为600、1800、60000或70000。

所述的二茂铁衍生物为单乙酰二茂铁。

2、阳离子交换膜的制备

准确称取适量的磺化聚芳醚酮（PEEK-g-StSO₃Na），溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配制成含磺化聚芳醚酮质量分数为10％～20％的混合溶液，搅拌均匀，减压脱泡，得到粘稠膜液，将粘稠膜液流延于平整的玻璃板或培养皿中，真空干燥成膜，即得PEEK-g-StSO ₃Na阳离子交换膜。

3、双极膜的制备

准确称取聚芳醚酮接枝物，溶于N,N-二甲基乙酰胺中，搅拌均匀，配制成质量分数为10％～20％的聚芳醚酮接枝物溶液。称取适量的聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物，加入适量的N,N-二甲基乙酰胺溶解，然后加入到上述聚芳醚酮接枝物溶液中，减压脱泡，得到粘稠膜液，流延于步骤2制备得到的阳离子交换膜上，真空干燥成膜，即得一种含有聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物的改性双极膜。

制备过程中，聚芳醚酮接枝物︰聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物的质量比为1000︰1～10。

所述的聚芳醚酮接枝物是指季铵化聚芳醚酮（PEEK-g-DMAEMA）或聚芳醚酮接枝二甲胺丙烯酸乙酯聚合物。

采用本发明所述的方法，制备制备的双极膜，工艺简单，能催化双极膜中间界面层水解离，电解槽电压降低了18～35%。

具体实施方式

实施例1

1、聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物的制备

准确称取10.0g的聚乙烯亚胺，配制成质量分数为10.0％的聚乙烯亚胺水溶液。准确称取乙酰二茂铁2克，用乙醇搅拌溶解，加入到上述聚乙烯亚胺水溶液中。准确称取甲醛0.3克和二甲胺0.45克，混合后经冰浴冷却后也加入到上述聚乙烯亚胺水溶液中。搅拌均匀后加入2～3滴浓盐酸并在25℃下反应10h，减压蒸馏除水得固体聚乙烯亚胺乙酰二茂铁衍生物。

2、阳离子交换膜的制备