[发明专利]一种PVC脂肪族两性离子交换膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种两性离子交换膜的制备方法及其应用。所述分离膜按照如下方法制备：将聚氯乙烯(PVC)溶解在N，N‑二甲基乙酰胺溶解在圆底烧瓶中混合均匀，获得制备基膜的溶液；使用循环水真空泵对获得的溶液进行抽滤，除去溶液中掺杂的不溶性杂质；将抽滤后的溶液进行抽真空，然后将溶液涂覆于玻璃板上，置于平板加热器上进行烘干，获得聚氯乙烯基膜；将基膜浸泡在三亚乙基四胺中8‑24小时，取出，用去离子水冲洗，获得季铵化膜；将季铵化膜浸泡到3‑氯‑2‑羟基丙磺酸钠溶液中，浸泡12小时，取出烘干，获得两性离子交换分离膜。本发明所需原料易得，价格低廉，制备过程简单，仅需要简单的浸泡，省去了现有技术的电沉积、层层自组装复杂过程以及采用静电吸附改性膜表面的改性层脱落的问题。

技术领域

本发明属于分离膜技术领域，涉及一种PVC脂肪族两性阴离子膜的制备方法。

背景技术

近几十年来，电渗析(ED)技术已广泛应用于海水淡化水的回收。离子交换膜(AEMs)作为电渗析装置的核心部件，在决定海水淡化性能方面起着重要作用。近年来，聚砜、聚醚砜、聚苯乙烯等聚合物作为膜合成的基材得到了广泛的研究。但离子膜的性能仍存在一些需要解决的问题，如价格昂贵、性能不稳定等导致膜的运行性能不良。因此，开发低成本、稳定性强的离子膜是ED发展过程中的一个重要挑战。其中，一种切实可行的低成本离子膜的制备方法就是将功能单体接枝到低成本聚合物的主链上制备离子交换膜。此外，芳香族的AEMs由于其主链上固有的芳香烃与疏水性，在ED过程中有机污染物易附着在膜表面或其基体内部，导致膜过滤阻力增加及膜寿命降低。本发明所述的两性离子交换膜是一种既含有碱性基团又含有酸性基团的离子交换膜，该离子交换膜表面的电荷性质可以根据其所处理溶液性质的改变而改变，因为其既能够用作阳离子交换膜又能够用作阴离子交换膜，所以两性交换膜具有可调性。

Journal of Membrane Science(2016，490，301-310)提出了一种利用聚多巴胺改性商业阴膜的方法制备出一种两性离子交换膜。由于多巴胺在空气环境中就会转化为聚多巴胺，聚多巴胺具有很好的吸附粘附作用而有两性的性质，由SO₄^2-/Cl^-体系的电渗析实验，可以实现较好的多价离子选择性分离。但该方法面临着改性层脱落，以及原料较贵的问题，不适合未来的膜制备的大范围的工业化推广。

Electrochimica Acta(2015，174，1113-1121)Tang etal采用两步法分别对聚氯乙烯进行氯甲基化以及胺基化制备了一种聚氯乙烯两性离子交换膜，离子交换通量可达3.6meq/g，但离子膜制备过程复杂；Wang etal.以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、腐殖酸钠和牛血清白蛋白(BAS)为污染物典型代表，考察了污染物对不同离子交换膜在ED运行过程中的污染情况，结果表明膜表面有机物的粘附程度主要决定于膜表面亲疏水性以及与膜表面与污染物的之间的静电斥力、π-π共轭作用强度，膜表面亲水性越强，抗污染能力越好，脂肪族离子膜的抗污染能力优于芳香族离子膜。

本发明利用成本低廉、易得的原料以及简单的手段便可以充分满足膜法离子分离的要求，对于今后的工业化有很大的指导意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种PVC脂肪族两性离子交换膜的制备方法，解决了现有技术中存在的芳香族离子膜的易污染性能以及降低工艺成本的问题。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种PVC脂肪族两性离子交换膜，所述分离膜按照如下方法制备：

(1)将聚氯乙烯与N，N-二甲基乙酰胺混合均匀，获得制备基膜的溶液。

(2)将步骤(1)所得溶液利用循环水真空泵进行抽滤，去除溶液中的不溶性杂质。

(3)将步骤(2)所得溶液置于真空箱中进行抽真空除泡。