[发明专利]一种制备抗污染改性的离子交换膜的方法

说明书

本发明提供了一种制备抗污染改性的离子交换膜的方法，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含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物的溶液中进行反应，得到抗污染改性的离子交换膜。本发明制备的离子交换膜具有高选择透过性、低电阻、高抗污的离子交换膜，在处理高浓盐水方面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改性的离子交换膜的方法，属于高分子材料表面改性、离子交换膜制备领域。

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。如随着石油化学工业污染物排放标准(GB 31571-2015)的施行，某些地区对含盐废水的排放有严格的限制，例如北京要求外排废水中可溶性固体含量低于1 600mg/L。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，近两年来备受关注。

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。

离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜，是电渗析技术中的核心设备。因此应具有优异的选择透过性、化学稳定性和抗污染性能。在电渗析的使用过程中，膜污染问题一直是电渗析脱盐使用过程所诟病的问题。

离子交换膜的污染物大致可分为：有机污染、无机污染和生物污染，其中有机污染和生物污水一旦发生很难清洗。长时间运行可导致离子交换膜性能严重下降，危及电渗析装置的平稳运行。尤其是阴离子交换膜，因为阴离子交换膜表面带有正电荷基团，含盐废水中一旦含有表面活性剂和蛋白质等带有负电荷的有机物，在电渗析处理过程中的正负电荷作用下，极易发生不可逆的有机污染。离子交换膜被污染会导致电渗析脱盐的性能严重下降。通过表面改性可以提高膜的抗污染性能。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和亲水性、抗污染性能良好的含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物来改性离子交换膜，该制备方法具有操作简单、灵活掌握、易工业化等优点，改性制备的离子交换膜具有抗污染能力强的优点，能有效的降低离子交换膜的有机污染问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的离子交换膜抗污染能力差的问题，提供一种制备抗污染改性的离子交换膜的方法。本发明制备的离子交换膜具有高选择透过性、低电阻、高污的离子交换膜，在处理高浓盐水方面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改性的离子交换膜的方法，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制得含多巴胺介导层的的离子交换膜加入到含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物的溶液中进行反应，得到抗污染改性的离子交换膜。

根据本发明的一些实施方式，所述含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物的结构如下所示：

式I中，R₁、R₂选自氢和C₁-C₂₀的烃基，优选自氢和取代或未取代的C₁-C₂₀的烷基；m为100-2000的整数，n为5-1000的整数；R₃为活性酯基团，结构式为a为1～60的整数。