[发明专利]一种单价阴离子交换膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种单价阴离子交换膜的制备方法，所述制备方法采用图1所示交流电膜组装装置，所述制备方法包括如下步骤：(1)利用交流电电场中膜表面组装技术，在不具有单多价阴离子选择性分离性能的阴离子交换膜表面构建由左旋多巴聚合物与对氨基苯磺酸钠进行酰胺反应而形成的带负电荷的单体层；(2)在步骤(1)得到的带负电荷的单体层表面构建由壳聚糖季铵盐所构成的带正电荷的HACC层；(3)根据需要继续交替进行步骤(1)和(2)的操作，得到单价阴离子交换膜，其中最内层和最外层均为由左旋多巴聚合物与对氨基苯磺酸钠进行酰胺反应而形成带负电荷的单体层。本发明制备工艺简便，操作易行，制得的膜具有高效的单价阴离子选择分离性能。

技术领域

本发明涉及一种单价阴离子交换膜的制备方法。

技术背景

近年来，资源短缺和环境污染和人类健康已成为全球面临的严峻挑战。一方面，随着化石矿产资源储量的萎缩和水资源的短缺，促使人们探索从盐湖卤水和海水中提取丰富的离子或淡水资源，例如煅烧，盐析，溶剂萃取，沉淀和吸附和提取有用的离子。但这带来不可避免的环境污染问题，从而限制了这些方法在可持续发展的背景下的应用。另一方面，饮用水中有许多有害离子，如溴离子等，必须从水中去除。膜分离技术，尤其是离子交换膜，具有经济、环保和选择性高的离子分离方法，可实现从含有化学相似离子的浓缩水溶液中选择性分离相应离子。近年来大量的研究关注与如何有效的进行一、二价离子分离而探究了许多一些新的方法和技术。目前主要的单价阴离子的选择性分离主要依据的机理为：1)静电排斥效应；2)孔径筛分效应和3)离子的吸附膜基团的性质。目前常见的方法是在膜表面添加一个或几个带负电荷的层，但该方法会使改性层的表面电阻增大或不稳定性提高。另外，制备纳米空间受限的膜虽然可以产生高效、选择性的分离，但低通量的离子在脱盐过程中受到限制这种薄膜在工业上的应用。为此，该实验利用交流电场作用，结合离子通道大小筛分及静电排斥原理，选择性地组装多层从而制备了一种具有高效单价阴离子选择性分离的离子交换膜。

发明内容

本发明旨在制备一种简便的具有高效单价阴离子选择性的阴离子交换膜的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种单价阴离子交换膜的制备方法，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)利用交流电电场中膜表面组装技术，在不具有单多价阴离子选择性分离性能的阴离子交换膜表面构建由左旋多巴聚合物(LPDA)与对氨基苯磺酸钠(ABS)进行酰胺反应而形成的带负电荷的单体层(LPDA-ABS)；具体构建方法如下：

第一步，将不具有单多价阴离子选择性分离性能的阴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，并使待改性面朝向料液室；

第二步，将左旋多巴(L-dopa)与NaCl溶于pH＝6-10(优选pH＝8.5)、硫酸铜浓度为1-10M(优选5M)的Tris-HCl和硫酸铜的混合液中，所述左旋多巴与NaCl的加入量以Tris-HCl和硫酸铜的混合液的体积计为0.1～0.6g/150mL和1～10g/150mL，得到混合溶液；向混合溶液中滴加30wt％双氧水，所述混合溶液与双氧水的体积比为150：0.01～1，然后迅速倒入料液室内；

第三步，开启料液室的搅拌装置，控制转速为50～600rpm，往阳极室和阴极室通过1～40g/L NaCl水溶液作为电极液循环，并接通交流电源进行交流电电场膜表面组装；

第四步，组装完成后，关闭交流电源，将料液移除，向料液室内倒入离子水，用去离子水对膜表面进行充分洗涤，洗涤完毕后移除料液室中的去离子水；