[发明专利]均相阴离子交换膜及其制备方法

说明书

一种均相阴离子交换膜及其制备方法，属于高效水处理材料技术领域。该均相阴离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：1)将膜基材与阴离子交换功能材料溶解于碳纳米管的NMP溶液中，形成膜液；2)将膜液超声脱泡后涂膜，干燥，得到含有碳纳米管的连续基膜；3)将基膜浸润在引发剂溶液中，通过高温聚合，将浸润好的基膜制成均相阴离子交换膜。本发明能够有效提高阴离子交换膜的导电性，增加含水量，同时提高阴离子交换膜的机械强度。

技术领域

本发明涉及的是一种水处理材料领域的技术，具体是一种均相阴离子交换膜及其制备方法。

背景技术

离子交换膜技术由于其独特的荷电特性，在清洁生产、环境保护和能量转化等方面发挥着重要作用。针对苛刻的化工应用条件，研制具有优异离子选择透过性、低电阻、高机械性能、化学稳定性的离子交换膜成为当务之急。

申请号为201510347434.6的中国发明专利申请，其公开了一种连续化生产聚氯乙烯半均相阴、阳离子交换膜的制备方法，该方法是采用PVC含浸离子交换膜树脂粉，经双螺杆挤出后成膜后压延成聚氯乙烯半均相离子交换膜，该方法中存在含浸不均匀、PVC和功能性离子易降解的不足，无法满足优异离子选择透过性、高机械性能与化学稳定性的要求。

申请号为201110004312.6的中国发明专利申请，其公开了一种以苯乙烯为功能单体制备均相阳离子交换膜的方法，该方法是采用三元共混的合金膜做基底，通过含浸酰胺溶液，然后经热聚合后再经磺化后得到阳离子交换膜，该方法所制备的离子交换膜化学稳定性低，抗污染能力也较差。

申请号为201210545444.4的中国发明专利公开了改性碳纳米管与PVDF杂化制备阴离子交换膜的方法，该方法需先对碳纳米管进行改性处理，然后制备铸膜液，经流涎发制备基膜，再经季胺化处理得到阴离子交换膜。该方法用到的改性碳纳米管需要先用强酸对碳纳米管进行氧化处理，该过程繁琐、且容易造成大量腐蚀酸性废液，及溶剂的浪费；同时改性处理后的碳纳米管的表面具有大量官能团及缺陷点，降低了碳纳米管自身的强度与导电性能，且基膜需要酰胺化处理才能在膜内生成酰胺基团，该方法工艺复杂，且易有废水等产生。

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明由此而来。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种均相阴离子交换膜及其制备方法，能够有效提高阴离子交换膜的导电性，增加含水量，同时提高阴离子交换膜的机械强度。

本发明涉及一种均相阴离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将膜基材与阴离子交换功能材料溶解于碳纳米管的NMP水溶液中，形成膜液；

2)将膜液超声脱泡后涂膜，加热烘干去除部分水分，得到含有碳纳米管的连续基膜；

3)将基膜浸润在引发剂溶液中，在高温条件下，引发基膜中阴离子交换功能材料聚合，生成均相阴离子交换膜。

优选地，膜基材包括PVC、PS、PC、PE中的一种或几种。

优选地，碳纳米管直径50-200nm，长度1-10μm。

优选地，步骤3中，在40-80℃条件下浸润3-9h。

优选地，高温聚合为在80-100℃条件下反应10-20h。

本发明涉及一种均相阴离子交换膜，采用上述方法制成。

技术效果

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

1)碳纳米管作为吸附活性材料以及导电材料，其加入可以有效提高阴离子交换膜的导电性、含水量和机械强度；

2)均相阴离子交换膜的尺寸稳定性好，可连续生产；