[发明专利]一种非荷电膜及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种非荷电膜的制备方法，包括以下步骤，首先将聚乙烯醇、水和烷氧基硅烷进行混合后，得到涂膜液；然后将上述步骤得到的涂膜液在基体上涂膜后，干燥，得到一次交联膜；最后将上述步骤得到的一次交联膜置于醛溶液中进行反应后，得到非荷电膜。本发明以含有大量‑OH基的聚乙烯醇为起始原料，与烷氧基硅烷反应，形成有机‑无机交联网络，再与醛进行二次交联后，得到一种具有缩醛结构的非荷电膜。本发明制备的非荷电膜在扩散渗析过程中，可以显著抑制水渗透现象，能分离各种含酸料液，而且制备方法简单，成本低廉，有利于工业化实现。

技术领域

本发明涉及非荷电膜技术领域，涉及一种非荷电膜及其制备方法、应用，尤其涉及一种二次交联的非荷电膜及其制备方法、应用。

背景技术

膜是分离两相的中间相，有分离作用的膜称为分离膜，也简称为膜。分离膜以特定的方式限制两相间的物质传递，使不同的物质以不同的速率透过膜，实现物质的分离。膜的分类方法有很多，按电性可分为非荷电膜和荷电膜。荷电膜含有可离子化基团，基团对溶液中的离子有静电吸引或排斥的作用，能有目的地提纯或去除溶液中的离子。荷电膜交换包括阳离子交换膜(阳膜)、阴离子交换膜(阴膜)和双极膜，其中阴膜含有的可离子化基团为季铵基团(-N⁺R₃)，对溶液中的阴离子具有选择透过性，但阻碍溶液中的阳离子透过。

阴膜在扩散渗析领域得到了广泛的应用，扩散渗析以浓度差作为驱动力，在膜的两侧分别放入废酸溶液和水。分离的机理是溶液中的阴离子可以自由通过阴膜，为了保持电中性，溶液中的阳离子也需要同时透过阴膜，由于H⁺离子体积小活性大，受到阴膜的排斥力小，可以和阴离子同时透过膜材料，因此，废酸溶液中的酸成分如HCl可以透过膜材料而被回收。近些年来荷电膜的应用得到了广泛的关注和研究。如《脱盐》(Desalination,300,2012,58-63)杂志选择了草甘膦酸化液和NaOH中和的产物即草甘膦中和液，通过双极膜电渗析脱除草甘膦中和液中的NaCl，将NaCl电解重新转化为HCl和NaOH。虽然双极膜电渗析可以脱除大部分NaCl，但起初的中和阶段浪费了大量的NaOH，且双极膜电渗析有较高的能耗和成本，不利于经济生产。《膜科学杂志》(Journal of Membrane Science,491,2015,45-52)报道了将阴膜应用于扩散渗析过程，可回收HCl/FeCl₂溶液中的HCl成分。但阴膜的制备过程相对较为复杂、成本较高。《分离与纯化》(Separation and PurificationTechnology,141,2015,387-393)报道了使用商业阴膜，通过扩散渗析过程分离草甘膦酸化液中的HCl成分。扩散渗析过程可有效的回收溶液中的酸，但阴膜存在较严重的水渗透，使得残液被稀释的程度大，不利于草甘膦的结晶析出，降低了草甘膦的产率。

因此，如何克服荷电膜的上述缺陷，同时又能在分离回收酸液过程中具有较好的分离效果，已成为领域内诸多研究人员广泛关注的焦点之一，具有十分重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种非荷电膜及其制备方法、应用，特别是一种二次交联的非荷电膜及其制备方法、在分离回收酸方面的应用，本发明提供的非荷电膜，具有缩醛结构，可以显著抑制水渗透现象，能分离各种含酸料液，而且制备方法简单，成本低廉，有利于工业化实现。

本发明提供了一种非荷电膜的制备方法，包括以下步骤：

A)将聚乙烯醇、水和烷氧基硅烷进行混合后，得到涂膜液；

B)将上述步骤得到的涂膜液在基体上涂膜后，干燥，得到一次交联膜；

C)将上述步骤得到的一次交联膜置于醛溶液中进行反应后，得到非荷电膜。

优选的，所述烷氧基硅烷包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酸三甲氧基硅烷和3-胺丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；

所述醛溶液包括戊二醛混合溶液；