[发明专利]一种基于聚乙烯醇抗污染交联型阴离子交换膜的制备方法

说明书

本发明公开一种基于聚乙烯醇抗污染交联型阴离子交换膜的制备方法，选用聚乙烯醇作为高分子主链、然后采用功能小分子对其进行疏水性和离子交换基团改性，形成热、机械和尺寸稳定三维网络结构。所得最优选阴离子交换膜的为3.7Ω·cm²、脱盐率达到91.3%，高于商业阴离子交换膜NEOSEPTA AMX的脱盐率83.5%；所制备的阴离子交换膜的“转变时间”最长可达到1310 min，显著长于商业阴离子交换膜NEOSEPTA AMX的“转变时间”200 min，表明优越的抗污染性能；采用同一阴离子交换膜，经循环测试5次所制备的阴离子交换膜的“转变时间”的衰减情况优于商业阴离子交换膜NEOSEPTA AMX。

技术领域

本发明涉及聚合物分离膜材料领域，具体涉及一种基于聚乙烯醇抗污染交联型阴离子交换膜的制备方法，属于膜技术领域。

背景技术

电渗析作为膜分离技术的重要分支，已广泛应用于各个领域。随着电渗析设备和工艺的不断改进，水处理环境的复杂性，对离子交换膜提出更高的要求，目前离子交换膜的品种以及性能逐渐提高，已经在卤水淡化、工业废水脱盐、化工废酸以及贵金属的回收等有着广泛的应用(Journal of Membrane Science,2013,437,265–275)。据报道，商业阴离子交换膜在电渗析过程中具有优异的性能，但水环境中蛋白质、表面活性剂或天然有机物等有机污染物在电渗析过程中沉积在膜表面形成凝胶层或吸附到膜内部孔道，引起膜面电阻增加，离子的传输能力降低，影响离子交换膜的交换通量，脱盐率也随之降低，导致高的功耗以及低的水回收率，严重时引起离子交换膜功能失效，服役寿命缩短(Desalination,2019,465,94–103；Journal of Membrane Science.2018,556,98-106)。因此，膜污染已成为膜处理过程中的急需解决的问题。

对于耐污染阴离子交换膜，诸多研究者据静电作用、几何作用以及π-π共轭机理，采用多种策略进行了相关研究(Desalination.2009,238(1),60–69；Journal ofEnvironmental Sciences.2019,077(3),218–228)。当前抗污染型阴离子交换膜的制备主要策略集中在商业膜基础上的表面改性，即在原有离子交换膜表面通过涂覆、静电沉积或化学键接枝等方法在商业离子交换膜表面引入亲水性或荷负电改性层。因此，改性后的阴离子交换膜的膜面电阻(包含基膜的膜面电阻，又额外增加一部分改性层的膜面电阻)，导致改性膜的膜面电阻升高，能耗增大。此外，由于改性层与基膜结合力不够，改性层在长期运行操作中被外力如水流冲击作用或微生物等作用下易发生脱落或降解，使改性膜失去抗污染能力，缩短膜的使用寿命，降低脱盐效率(Advances in Colloid and InterfaceScience.2016,229,34–56)。因此，对于抗污染型阴离子交换膜基体的直接制备可能成为另一个重要研究方向。同时应注重阴离子交换膜的制备方法的简单易操作性以及绿色环保理念，避免制备方法的复杂、冗长以及大量溶剂的使用，满足离子交换膜可持续发展的研究方向(Journal of Membrane Science.2019,594,117443)。