[发明专利]一种改性阳离子交换膜的制备方法

权利要求书

1.一种改性阳离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法采用交流电膜组装装置，所述交流电膜组装装置包括阳极板、阴极板、膜A和膜B，所述阳极板、膜A、膜B和阴极板依次间隔排列构成阳极室、料液室和阴极室，所述料液室中设置有搅拌装置，所述阳极板和阴极板分别与交流电源连接，所述制备方法包括如下步骤：

(1)预处理：先用去离子水洗去阳离子交换膜表面的杂质，再用Li₂SO₄溶液充分浸泡后待用；

(2)将预处理后的阳离子交换膜垂直放置于交流电膜组装装置的膜A和膜B的位置，使用交流电电场膜表面组装技术，在预处理后的阳离子交换膜表面构建由聚多巴胺与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应形成的带正电荷的单体层，具体构建方法如下：

第一步，使多巴胺和Li₂SO₄溶于pH＝6-9的Tris-HCl与硫酸铜的混合溶液中，得到混合溶液；所述Tris-HCl与硫酸铜的混合溶液中硫酸铜浓度为1-10mM；所述多巴胺、Li₂SO₄与Tris-HCl与硫酸铜的混合溶液的投料比为：每150mL Tris-HCl与硫酸铜的混合溶液加入0.1～0.4g多巴胺和0.1～10g Li₂SO₄；

第二步，向第一步得到的混合溶液中滴加双氧水，所述混合溶液与双氧水的混合体积比为150:0.1～0.5，然后迅速倒入料液室内；

第三步，立即开启料液室内的搅拌装置，速度为10～500rpm，往阳极室和阴极室通入0.01～1M Li₂SO₄溶液作为循环电极液，并接通交流电进行交流电电场膜表面组装；

第四步，组装完成后，关闭交流电系统，并将料液移除，膜表面用纯水充分洗涤；

第五步，配制2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、三(羟甲基氨基甲烷)苯酚与Li₂SO₄的混合溶液，所述混合溶液中Li₂SO₄的浓度为0.1～10M，Li₂SO₄与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、三(羟甲基氨基甲烷)苯酚的质量比为1.65：0.0001-0.002：0.0005-0.01；然后将混合溶液添加至料液室内，搅拌状态下接通交流电进行交流电电场膜表面组装；

第六步，组装完成后关闭交流电系统，并将料液移除，用去离子水充分清洗膜表面，从而得到由聚多巴胺与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应形成带正电荷的单体层；

(3)使用交流电电场膜表面组装技术，在步骤(2)得到的由聚多巴胺与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应形成的带正电荷的单体层表面构建聚(4-苯乙烯磺酸-顺丁二烯酸)钠盐(PSSMA)的带负电荷的聚合物层，具体构建方法如下：

第①步，将聚(4-苯乙烯磺酸-顺丁二烯酸)钠盐溶于0.1～10M Li₂SO₄溶液中，得到混合溶液；所述聚(4-苯乙烯磺酸-顺丁二烯酸)钠盐的加入量以硫酸锂溶液的体积计为0.01～0.3g/150mL；

第②步，将表面具有由聚多巴胺与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应形成的带正电荷的单体层的阳离子交换膜垂直放置于交流电膜组装装置的膜A和膜B的位置，并使带正电的单体层朝向料液室，将第①步得到的混合溶液倒入料液室内，立即开启料液室内的搅拌装置，速度为10～500rpm，电极液为0.01～1M Li₂SO₄溶液循环并接通交流电进行交流电电场膜表面组装；

第③步，组装完成后，关闭交流电系统，并将料液移除，用去离子水充分清洗膜表面，得到聚(4-苯乙烯磺酸-顺丁二烯酸)钠盐的带负电荷的聚合物层；

(4)根据所需要的层数继续按照步骤(2)和(3)在膜表面进行交替构建，最终在阳离子交换膜表面得到改性层，改性层的最里层和最外层均为由聚多巴胺与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应形成的带正电荷的单体层；

(5)将步骤(4)所制备的改性阳离子交换膜浸泡于1-乙基-3-(3-二甲胺-亚硝酰基)碳二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺的混合溶液中，其中1-乙基-3-(3-二甲胺-亚硝酰基)碳二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺的浓度分别为0.1～5g/L和0.1～4g/L，浸泡24～48h后，利用去离子水充分清洗后得到改性阳离子交换膜。