[发明专利]一种原位制备聚吡咯单价选择性阳离子交换膜的方法

说明书

本发明公开了一种位制备聚吡咯单价选择性阳离子交换膜的制备方法，所述的方法包括：(1)将待改性的普通阳离子交换膜(白色，50cm²)浸泡于0.2mol/L盐酸溶液中一段时间后，用去离子水洗去表面多余的酸。(2)将氢型的阳离子交换膜浸泡于2‑5wt％的吡咯乙醇溶液(200ml)中1分钟，取出膜，水平放置2分钟以上，待表面乙醇蒸发完全后，将膜浸入一定浓度的氧化剂溶液(如氯化铁、过硫酸铵、过氧化氢，200ml)中一段时间后，此时该膜呈黑色，证明膜上已负载聚吡咯。(3)重复步骤(2)多次，得到附有多层的聚吡咯选择性阳离子交换膜。本发明中，吡咯聚合方法简单有效，改性后的膜表面物质沉积均匀且单价离子选择性显著提高。

技术领域

本发明属于离子交换膜领域，特别涉及的是一种原位制备聚吡咯单价选择性阳离子交换膜的方法。

背景技术

随着科技的发展，膜分离技术得到人们越来越多的关注。作为膜分离技术领域的重要组成，离子交换膜技术具有选择性强、分离效率高、能耗低等优势使电渗析技术、电驱动膜技术在工业节能减排、清洁生产及绿色和环境化工中发挥着越来越重要的作用。但是离子交换膜技术在实际应用中仍然存在着一定的缺陷，例如同极性单价态离子与多价态离子的分离问题、离子传输能力低，电流效率低等问题。特别是电渗析过程中，由离子迁移引起的水解离膜表面二价金属离子结垢，会导致电渗析器电流效率降低、能耗增加，严重的甚至引起烧膜现象。阳离子交换膜作为离子交换膜中重要的一个部分，近年对其提高对阳离子的选择透过性方面主要是通过在阳离子交换膜表面交联改性形成一层聚阳离子物质，从而提高阳离子交换膜的单价选择性。但这种以静电沉积方式形成的改性层容易脱落或改性层表面不均匀，进而造成离子选择透过性及改性层的稳定性不高。而且目前单价选择性离子交换膜的制备普遍存在制备工艺繁琐，环境不友好和使用寿命短的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备方式简单，使用寿命长，选择分离性能显著的原位制备聚吡咯单价选择性阳离子交换膜的方法。

本发明采用以下技术方案：

一种原位制备聚吡咯单价选择性阳离子交换膜的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将待改性的普通阳离子交换膜(白色，50cm²)浸泡于0.1-0.5mol/L(优选0.2mol/L)盐酸溶液(200ml)中直至普通阳离子交换膜完全氢型化，用去离子水洗去表面多余的酸，得到氢型的阳离子交换膜(取浸泡液测定无Na⁺即已完全转为氢型)；

(2)将步骤(1)氢型的阳离子交换膜浸泡于2-5wt％的吡咯乙醇溶液(200ml) 中0.5-5(优选1分钟)分钟，取出该阳离子交换膜，水平放置至表面乙醇蒸发完全后，将该阳离子交换膜浸入0.2-1.0mol/L的氧化剂溶液(200ml)中一段时间后(1-4h，优选3h)，待阳离子交换膜呈黑色，证明阳离子交换膜上已负载聚吡咯；所述氧化剂为氯化铁、过硫酸铵、过氧化氢中的一种或多种；

(3)在已负载聚吡咯的阳离子交换膜上重复步骤(2)多次，得到附有多层的聚吡咯选择性阳离子交换膜。

所述步骤(1)中，阳离子交换膜要完全氢型化。

所述步骤(1)中，普通阳离子交换膜浸泡于盐酸溶液中的时间为1-3h。

所述步骤(1)中，盐酸溶液用量以膜面积计为2-6ml/cm²。

所述步骤(2)中，吡咯乙醇溶液用量以膜面积计为2-6ml/cm²。

所述步骤(2)中，氧化剂溶液用量以膜面积计为2-6ml/cm²。

所述步骤(3)中，所述聚吡咯改性层的层数为1-5层，即重复步骤(2)的次数为0-4次。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：