CN112090299A - 均相阴离子交换膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

均相阴离子交换膜及其制备方法
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；
3)工艺简单、原材料价格低廉、环保。
附图说明
图1为实施例1制得的均相阴离子交换膜的SEM照片。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件进行。
实施例1
本实施例涉及一种均相阴离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
S1，将膜基材PVC、丙烯酰胺溶解于碳纳米管的NMP水溶液中，制得混匀均匀的膜液；PVC、丙烯酰和碳纳米管的重量比为25:10:1；
S2，采用20KV超声机对膜液超声消泡处理，然后将膜液涂布在超高分子量聚乙烯网格布(作为载体和保护膜)上，之后置于热水箱中烘干去除部分水分，得到凝胶状的含碳纳米管的连续基膜；
S3，将基膜浸润在浓度为0.5％的引发剂偶氮二异丁腈溶液中，浸润温度70℃，浸润时间4小时，使得基膜中丙烯酰胺聚合形成聚酰胺，提供交换所需胺离子，之后收卷；
S4，将成卷的基膜置于85℃条件下聚合反应25小时，然后取出，剥离超高分子量聚乙烯网格布，得到均相阴离子交换膜；制得的均相阴离子交换膜可用于海水淡化。
均相阴离子交换膜的SEM照片如图1所示，可以看到碳纳米管在基膜中均匀分布，与膜基材实现了良好的结合。
参照行业标准(HY/T 166.1-2013)所述测定方法进行测试，得到相阴离子交换膜的性能指标如下：湿膜厚度0.23mm，含水率35％，交换容量为2.04mol/g(干膜)，面电阻为2.0Ω·cm2，离子选择透过率为98％。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种均相阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述均相阴离子交换膜的制备方法，其特征是，所述膜基材包括PVC、PS、PC、PE中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述均相阴离子交换膜的制备方法，其特征是，所述阴离子交换功能材料为丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述均相阴离子交换膜的制备方法，其特征是，所述碳纳米管直径50-200nm，长度1-10μm。
5.根据权利要求1所述均相阴离子交换膜的制备方法，其特征是，所述步骤3中，基膜在40-80℃条件下浸润3-9h。
6.根据权利要求1所述均相阴离子交换膜的制备方法，其特征是，所述高温聚合为在80-100℃条件下反应10-20h。
7.根据权利要求1所述均相阴离子交换膜的制备方法，其特征是，步骤2中基膜制备以超高分子量聚乙烯网格布作为涂膜载体。
8.一种均相阴离子交换膜，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述方法制成。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11172024A (ja) * 1997-12-09 1999-06-29 Tokuyama Corp 陰イオン交換膜及びその製造方法
US20130288157A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 Young Woo Choi Anion exchange composite membrane filled with crosslinked polymer electrolytes for fuel cells and method for preparing the same
CN103521276A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 东华大学 一种碳纳米管掺杂型碱性阴离子交换复合膜及其制备方法和应用
CN104822654A (zh) * 2012-10-19 2015-08-05 苏特沃克技术有限公司 丙烯酰胺基交联单体,它们的制备和应用
CN105903357A (zh) * 2016-04-27 2016-08-31 中国科学技术大学 一种均相阴离子交换膜及其制备方法
CN109954409A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 绿邦膜分离技术（江苏）有限公司 一种苯乙烯系均相阴离子交换膜的制备方法
CN110860211A (zh) * 2019-11-29 2020-03-06 绿邦膜分离技术（江苏）有限公司 一种均相pvc基阴离子交换膜制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11172024A (ja) * 1997-12-09 1999-06-29 Tokuyama Corp 陰イオン交換膜及びその製造方法
US20130288157A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 Young Woo Choi Anion exchange composite membrane filled with crosslinked polymer electrolytes for fuel cells and method for preparing the same
CN104822654A (zh) * 2012-10-19 2015-08-05 苏特沃克技术有限公司 丙烯酰胺基交联单体,它们的制备和应用
CN103521276A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 东华大学 一种碳纳米管掺杂型碱性阴离子交换复合膜及其制备方法和应用
CN105903357A (zh) * 2016-04-27 2016-08-31 中国科学技术大学 一种均相阴离子交换膜及其制备方法
CN109954409A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 绿邦膜分离技术（江苏）有限公司 一种苯乙烯系均相阴离子交换膜的制备方法
CN110860211A (zh) * 2019-11-29 2020-03-06 绿邦膜分离技术（江苏）有限公司 一种均相pvc基阴离子交换膜制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王乾峰: "碳纳米管掺杂咪唑聚砜电纺增强阴离子交换膜", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑(月刊)》 *
马荣骏 编著: "《湿法冶金原理》", 30 September 2007, 冶金工业出版社 *

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