[发明专利]一种用于脱盐的免磨聚合物基异相离子交换阳膜的制备方法

说明书

本发明提供一种用于脱盐的免磨聚合物基异相离子交换阳膜的制备方法，将树脂溶解于溶剂中，形成均匀的聚合物溶液；再加入免磨阳离子交换树脂粉，用磁力搅拌机搅拌得糊状铸膜液；然后将铸膜液刮涂在基体上，干燥后将干膜从基体上剥离下来；最后热压成膜制得离子交换阳膜；所述免磨阳离子交换树脂粉为60‑80目的磺化苯乙烯‑二乙烯苯共聚物。本发明制备的膜具有更高的稳定性、扩散系数小、低能耗、高电流效率的特点，且制备工艺简单、环保。

技术领域

本发明属于膜技术领域，特别涉及采用热压法制备异相离子交换膜的方法。

背景技术

水是地球生物赖以生存的重要资源之一，而随着工业的不断发展，水污染已严重影响我们的生存环境，成为世界性难题越来越受到人们的广泛关注。近50年以来，针对水污染控制与治理的技术不断被开发并广泛应用，其中基于离子交换膜的电渗析技术(ED)，以其效率高、成本相对较低、应用范围广等特点为含盐废水处理提供了有效的解决途径。特别是易于其他水处理技术，如生物法、闪蒸法、反渗透等技术集成，可实现水的深度处理，近些年来受到工业界的广泛关注。

ED脱盐技术关键部件是离子交换膜，其性能的优劣决定了ED脱盐性能。从结构上看，离子交换膜可以分为两类：均相膜和异相膜。其中均相膜是离子交换基团与高分子骨架以化学键形式结合，具有膜面电阻低，离子选择性传导性能优异；但复杂的制备工艺决定其生产成本高。异相膜是含离子交换基团组分与高分子骨架以物理形式结合，虽然存在膜面电阻较高的缺点，但具有适宜的离子传导性能，制备工艺简单成本低，易储存，不易变形的特点；特别是组装ED膜组件时，易封装，对隔板要求低，大大降低了该技术的运行成本，因此在工业含盐废水处理领域仍有广泛的应用前景。

《膜科学杂志》(Journal of Membrane Science 368(2011)48–53)报道了利用聚醚砜(PES)作为母体，通过氯磺酸功能化得到均相离子交换阳膜。虽然该方法制得的膜阳离子选择透过性为95.23％，且热稳定性和机械性能优良，但由于采用的磺化剂为氯磺酸，成膜中还要加入溶剂，造成环境污染；同时聚醚砜的成本高，限制了膜的广泛地应用。

《浙江大学硕士学位论文》(孙晓成，2013，22–23、40–41、69–74)报道了半互穿网络结构的阳离子交换合金膜的制造方法，制得了聚偏氟乙烯/聚苯乙烯(PVDF/PSt)阳离子交换合金膜，用于脱盐。虽然该方法可以制得制备的合金膜的面电阻处在3.0-6.6Ω·cm²这一范围，阳离子选择透过性大于90％，但由于浓硫酸作为磺化剂，同时要研磨交联的实验室制备的功能树脂粉，该研磨工序困难且污染，限制了膜的广泛地应用。

中国专利号CN1470315公布的一种填充床电渗析除盐器用聚乙烯异相离子交换膜的制备方法，该离子交换膜是以几种塑料组合起来为骨架,将阳离子或阴离子交换树脂粉加入塑料中在两辊机上混炼,拉出膜片,再用绦纶网布增强,经液压和热压而成。中国专利号CN102949942A公布的一种聚乙烯异相离子交换膜的生产工艺，该离子交换膜是以氯磺化聚乙烯树脂为官能团,先将树脂粉碎，再将粉碎后的树脂和聚乙烯等树脂进行塑炼,制成异相离子交换膜。虽然前述方法所制备的异相离子交换膜具有较高的离子交换容量,优良的选择透过率等特点,原料来源也相对广泛，但由于研磨交联的功能树脂粉的工序困难和污染，限制了膜的生产。

中国专利号CN105870485A公布的一种离子交换膜及其制备工艺，将纳米氧化锌改性高密度聚乙烯、可见光引发剂和交联剂加入聚异丁烯，经热压而成。虽然该方法可以制得交换容量为4.6mol/kg左右,膜面电阻为5.02Ω·cm²左右的高效能离子交换膜,但由于原料来源相对窄，同时研磨交联的功能树脂粉的工序困难和污染，限制了膜的广泛地应用。

中国专利号CNIO1864019A公布的用水溶性聚乙烯醇(PVA)为分散剂，和机械搅拌力调节悬浮聚合中界面张力，一定程度减少大的粘性树脂形成，形成20-100μm的球形共聚物。

发明内容