[发明专利]一种制备抗污染离子交换膜的方法

说明书

本发明提供了一种制备抗污染离子交换膜的方法，包括：S1.制备包含离子交换膜和多巴胺的混合液，进行反应，制得含聚多巴胺介导层的离子交换膜；S2.将步骤S1制得含聚多巴胺介导层的离子交换膜加入到聚乙二醇溶液中进行反应，得到抗污染离子交换膜。本发明制备的离子交换膜具有更好的亲水性，增大了离子交换膜表面亲水层的厚度，能够有效地抵制蛋白质分子、有机污染物等污染物对膜表面的污染，抗污性能明显提升，膜的使用寿命得到大大提高，在电渗析脱盐领域具有重大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种制备抗污染离子交换膜的方法，属于高分子材料表面改性、抗污染离子交换膜的制备领域。

背景技术

随着国家环保政策力度的加大和各企业环保意识的增强，含盐废水的“零排放”必然成为一种趋势。尤其是油气田采出水、反渗透浓水、煤化工废水等高盐废水近零排放需求强烈，电渗析技术作为膜法减量的有效途径之一，由于其较高的浓缩倍数，近年来备受关注。电渗析是一种使用离子交换膜作为核心组件的电化学选择性分离渗透过程。在电渗析过程中，水中的离子在电场的作用下选择性地通过离子交换膜，水中的盐从淡池迁移到浓池，可以较好的减量含盐废水的排放。电渗析较纳滤和反渗透过程，由于没有渗透压的限制因此具有较好的水回收率。

离子交换膜是电渗析设备中的核心部件，在电场的作用下可以实现离子的定向迁移。然而离子交换膜在使用过程中，膜污染问题是一个制约离子交换膜发展的难题。离子交换膜的污染会导致分离效率低、膜通量下降、寿命缩短等一系列问题。目前暂无有效技术来抑制离子交换膜污染的发生，只能通过清洗的方式来延缓膜污染造成的一系列问题。但膜的清洗和更换过程对电渗析的运行影响较大，成本也较高。因此，如何提高离子交换膜的抗污染能力已成为该技术的热点研究方向。

目前常采用表面改性的方式来提高离子交换膜的抗污染能力，常用的技术方法有射线辐射、表面接枝、电化学沉积等方式在离子交换膜表面形成一层具有特殊性能的涂层来提高离子交换膜的抗污染能力和透过率、降低膜电阻。中国专利CN103285748、CN104069753、CN107570017利用羧酸甜菜碱的亲水性和电中性将其接枝到离子交换膜表面，从而增强了离子交换膜的抗污染性能，但这些改性方法条件复杂难控制，不易实现工业化。

本发明利用多巴胺的万能黏附作用在离子交换膜表面构建一层含-NH₂的聚多巴胺介导层，然后通过酰胺化反应在含聚多巴胺介导层的离子交换膜表面构建一层具有亲水抗污性能的聚乙二醇(PEG)涂层。通过本发明制备的离子交换膜具有更好的亲水性，增大了离子交换膜表面亲水层的厚度，能够有效地抵制蛋白质分子、有机污染物等污染物对膜表面的污染，抗污性能明显提升。本发明制备过程简单、操作方法环保无污染，易于实现工业化，在电渗析脱盐领域具有重大的应用潜力。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的离子交换膜抗污染能力差、分离效率低、膜寿命短等问题，提供了一种制备抗污染离子交换膜的方法。本发明制备的离子交换膜具有高抗污染性，能够有效地抵制蛋白质分子、有机污染物等污染物对膜表面的污染。制备过程简单、操作方法环保无污染，易于实现工业化，在电渗析脱盐领域具有重大的应用潜力。

根据本发明的一个方面，提供了一种制备抗污染离子交换膜的方法，包括：

S1.制备包含离子交换膜和多巴胺的混合液，进行反应，制得含聚多巴胺介导层的离子交换膜；

S2.将步骤S1制得的含聚多巴胺介导层的离子交换膜加入到聚乙二醇溶液中进行反应，得到所述抗污染离子交换膜。

根据本发明的一些实施方式，所述步骤S1包括：

将用盐溶液清洗过的离子交换膜浸入多巴胺盐酸盐溶液中，进行反应，构建聚多巴胺介导层。

根据本发明优选的实施方式，所述盐溶液优选为1-5wt％的NaCl溶液，更优选为2wt％的NaCl溶液；清洗时间为2-8h，优选为4h。