[发明专利]一种具有单多价选择分离功能的阴离子交换膜的制备方法

说明书

一种具有单多价选择分离功能的阴离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：(1)制备DAS溶液：称取一定量的DAS粉末，溶于纯水中，并用盐酸调节溶液的pH值至2‑8，得到DAS浓度为3.0‑7.0mg/mL的DAS溶液；(2)将阴离子交换膜单面或双面浸渍在DAS溶液中，使DAS渗透进入阴离子交换膜表层中；(3)将经过步骤(2)处理的阴离子交换膜进行紫外光照射，使DAS与膜表层结构之间发生交联，将DAS固定在膜表层结构中；(4)将经步骤(3)交联后的膜浸泡在纯水中，得到具有单多价选择分离功能的阴离子交换膜。本发明方法制备简单，不增加膜厚度，膜电阻的增加量也较低，制得的阴离子交换膜具有良好的单多价阴离子选择性和稳定性。

技术领域

本发明属于分离膜技术领域，具体涉及一种高性能的具有单多价选择分离功能的阴离子交换膜的制备方法。

背景技术

随着全球水资源的日益枯竭和水污染的不断加剧，水资源短缺的问题已经成为目前全球面临的最大的挑战之一。海水淡化、苦咸水脱盐及污水处理回用是解决水资源问题的重要途径。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。且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。

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。因此研究具有选择性分离单多价离子的阴离子交换膜具有重大的应用前景。

研究表明，阴离子交换膜对不同离子的选择性主要依靠离子的水合能和膜的亲水性，以及膜所带的电荷量。因此目前大部分的改性方法都是在膜表面形成一层带有负电荷的改性材料，从而使阴离子交换膜具有单多价阴离子的选择性分离性能。但是表面改性的方法在获得高选择性的同时会增加膜厚度同时降低离子交换容量，极大增加膜电阻。同时，大部分的改性层和膜电阻之间仅依靠静电相互作用连接在一起，在使用过程中改性层易脱落。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种具有单多价选择分离功能的阴离子交换膜的制备方法，该方法制备简单，不增加膜厚度，膜电阻的增加量也较低，制得的阴离子交换膜具有良好的单多价阴离子选择性和稳定性。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有单多价选择分离功能的阴离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备DAS溶液：称取一定量的DAS粉末，溶于纯水中，并用盐酸调节溶液的pH值至2-8，得到DAS浓度为3.0-7.0mg/mL的DAS溶液；

(2)将阴离子交换膜(AEM)单面或双面浸渍在DAS溶液中，使DAS渗透进入阴离子交换膜表层中；

(3)将经过步骤(2)处理的阴离子交换膜进行紫外光照射，使DAS与膜表层结构之间发生交联，将DAS固定在膜表层结构中；

(4)将经步骤(3)交联后的膜浸泡在纯水中，得到具有单多价选择分离功能的阴离子交换膜；

所述的DAS的化学名称为4,4’-二叠氮二苯乙烯-2,2’-二磺酸钠，结构式如下所示：

所述步骤(1)中，DAS溶液中DAS的浓度为3.0-7.0mg/mL，优选为5mg/mL。本发明调节DAS溶液的pH在2-8之间，可使DAS更容易渗透进入膜表层结构中。