[发明专利]一种单价阴离子选择性分离膜的制备方法

说明书

本专利涉及一种单价阴离子选择性分离膜的制备方法。它将BPPO（溴化聚苯醚）溶液部分季铵化后涂覆刮膜，得到以BPPO为基底的阴离子交换膜（QPPO），然后采用电沉积的手段将聚乙烯亚胺（PEI）水溶液中沉积到该膜的表面，由此便可以得到一张具有单价阴离子选择性能的离子交换膜（PEI‑QPPO）。这里主要利用了QPPO中残存的化学活性较高的溴甲基与PEI中的各种类型的胺反应，使得PEI共价接枝到QPPO表面，同时采用电沉积的手段也使得改性层变得更加致密。利用了PEI的弱碱性降低对二价离子的亲和力以及电沉积致密层的筛分作用，进而获得具有优异性能且稳定的单价阴离子选择性分离膜。

技术领域

本发明属于分离膜技术领域，具体涉及一种简单而且有效的单价阴离子选择性分离膜的制备方法。

背景技术

水作为生命之源，重要性不言而喻。但当今，随着全球资源的日益枯竭，水资源短缺的问题首当其冲，变得日益严重，而且水资源的污染也同样加剧，这无疑是雪上加霜。饮用水的稀缺也是全球性的问题，目前在水处理领域，已形成了包括微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析等方法的独特水处理体系。其中，电渗析技术因其水回收率高、设备使用寿命长和运行成本低，同时对于非同性离子、甚至同性离子之间的分离具有不可代替的巨大优势而备受关注。电渗析是利用离子交换膜对离子的选择透过性能，在外加直流电场力的推动下，使得离子定向迁移，从而达到电解质溶液的分离、提纯、和浓缩的一门技术。

目前电渗析作为一种膜分离技术已经广泛运用在污水处理，食品加工以及医药健康等方面。虽然电渗析技术具备明显的应用优势，但是随着饮用水处理难度的加大、化工生产的进步以及水产品等级要求的提高，人们对电渗析的期望也随之增加。相应的，对于具有特殊分离能力的离子交换膜的需求也日益高涨，例如：在电渗析综合利用海水的过程中，就希望可以选择性分离硫酸根离子从而避免结垢的产生。在处理地下饮用水中，也希望可以更好的去除有害的一价离子如硝酸根，氟离子等从而提高水质保证饮用水安全。根据世界卫生组织规定，饮用水中的氟离子的浓度不可超过1.5x10^-3kg/m³，水中硝酸盐的浓度不可超过5x10-2kg/m3，亚硝酸盐的浓度不可超过3x10-3kg/m3。由此可知研究具有选择性分离一多价离子的阴离子交换膜很有必要，它的研究也势必为生产生活带来益处，也更有利资源的更好的开发与利用。

Journal of Membrane Science （2015，490，301-310）提出了一种利用聚多巴胺改性商业阴膜的方法制备出一种具有单价阴离子选择性分离膜。由于多巴胺在空气环境中就会转化为聚多巴胺，聚多巴胺具有很好的吸附粘附作用而且具有两性的性质所以可以使得商业阴膜的表面具有一层负电荷。由SO₄^2-/Cl^-体系的电渗析实验，可以实现较好的一、多价离子选择性分离。但该方法面临着改性层脱落，以及原料较贵的问题，不适合未来的工业化推广。

Electrochimica Acta （2015，174， 1113–1121）提出了一种共价改性的策略，通过重氮盐的化学反应在商业阴膜的表面引入羧基，利用酰胺化反应引入PEI之后再利用戊二醛的交联引入多层PEI在膜的表面。同样在SO₄^2-/Cl^-体系的电渗析实验，可以得到较好的一、多价离子选择性分离。虽然，该方法避免了改性层脱落的问题但操作较为复杂还用到有毒的戊二醛作为交联剂，所以此方法也存在问题。