CN113814007B - 一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备和应用 - Google Patents

一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113814007B
CN113814007B CN202110960823.9A CN202110960823A CN113814007B CN 113814007 B CN113814007 B CN 113814007B CN 202110960823 A CN202110960823 A CN 202110960823A CN 113814007 B CN113814007 B CN 113814007B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polyvinyl chloride
cross
exchange membrane
anion exchange
linking agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110960823.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113814007A (zh
Inventor
廖俊斌
沈江南
朱城镇
施金敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN202110960823.9A priority Critical patent/CN113814007B/zh
Publication of CN113814007A publication Critical patent/CN113814007A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113814007B publication Critical patent/CN113814007B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/08—Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/12—Macromolecular compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/46—Apparatus therefor
    • B01D61/48—Apparatus therefor having one or more compartments filled with ion-exchange material, e.g. electrodeionisation
    • B01D61/485—Specific features relating to the ion-exchange material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：步骤1：将聚氯乙烯作为基膜材料，在溶剂中加入聚氯乙烯粉末，在室温下机械搅拌至完全溶解，再向完全溶解后的溶液中加入N‑丁基咪唑，搅拌8–24h，得到溶液；步骤2：向步骤1得到的溶液中加入交联剂，在室温下搅拌至形成均匀溶液；步骤3：将步骤2得到的均匀溶液脱泡后在60–100℃下烘干成膜，得到交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜。本发明提供了所述交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜在电渗析浓缩酸中的应用。本发明的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜结构稳定性好、质子泄漏低，具有优异阻酸功能。

Description

一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备和应用
(一)技术领域
本发明涉及聚合物高分子材料领域，具体涉及一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备方法和在电渗析浓缩酸中的应用，属于膜技术领域。
(二)背景技术
阴离子交换膜在扩散渗析、电渗析、碱性燃料电池、分离混盐体系中同电性但不同价态离子等领域有广泛的应用。其中，废酸的回收利用是电渗析技术中的一项重要实际应用。工业生产过程中会产生大量的含酸废水，具有巨大的废酸回收、资源化的应用潜力。酸产品的价值与其浓度呈现正相关，浓度越高，其附加值越大，回收到高浓度的酸产品能够提高处理技术的经济效益。电渗析技术能实现含酸废水的分离、富集和资源化利用，具有较高的回收高浓度酸产品的应用潜力。但是应用于电渗析浓缩酸的阴离子膜存在一个较严重的问题：质子泄漏。国内外研究表明，质子泄漏可能与Grotthuss机制以及Vehicle机制有关，这两种机制都与水分子相关。当膜两侧酸浓度不同时，氢离子在浓度梯度的作用下，以水合氢离子的形式渗漏到低浓度的一侧。因此研究者从在阴离子交换膜中引入弱碱基团、提高阴离子交换膜的疏水性以及增加膜的交联度几个方面进行研究。例如，Cheng等通过将聚氯乙烯(PVC)固定在甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAM)和二乙烯基苯(DVB)共聚物(P(DMAM-co-DVB))中，制备了用于扩散渗析回收酸的阴离子交换膜。结果表明，由于引入了化学稳定的PVC并形成了较致密的空间结构，因此制备的离子膜具有出色的热稳定性和酸性稳定性(J.Membr.Sci.2015,493,645-653)。Gao等制备了N-甲基哌啶(MPRD)功能化聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)(PPO)以及弱碱1,3-二-4-哌啶丙烷(DiPRD)交联的阻氢阴离子膜。由于离子交换膜内共价交联的存在而降低了阴离子交换膜的含水率，使得离子传输通道变窄，利于阻碍质子泄露，提升了膜的阻氢性能。(J.Membr.Sci.2021,621:118999)。
迄今为止，聚氯乙烯(PVC)由于其低成本、无毒和优异的机械性能而被广泛应用于各个领域(即建筑业、生物医学应用)。特别是，众所周知，不含醚的聚合物主链赋予PVC良好的化学和热稳定性。但由于PVC薄膜的亲水性和韧性较差，使用前必须对PVC进行改性，以提高薄膜性能。但是PVC本身的性质使其不容易被改性。具有亲水性或优异成膜性能的聚合物已被用于共混PVC以形成半互穿网络。在膜材料领域，PVC主要用作粘合剂或支撑材料，制备超滤膜和非均相离子交换膜。然而，有一些关于PVC直接季铵化制备均质AEMs的报道，而无需添加任何其他功能材料(离子交换树脂、粘合剂或支撑材料)。通常，制备的PVC膜用作电池隔膜或燃料电池质子交换膜(PEM)的传感器。例如，Huang等人使用包括氯甲基化和氨化在内的两步法制造了用于碱性水解的AEM，所制备的63.1％高含水量膜的离子交换容量(IEC)可达3.7mmol·g–1。本发明课题组的一项工作通过在温和条件下将PVC薄膜浸入三亚乙基四胺(TETA)溶液中来制备脂肪族PVC基AEM，其中TETA同时作为交联剂和季铵化试剂。与商用的JAM-II-5AEM的ED性能相比，该PVC基AEM表现出更好的防污和海水淡化性能。但是，目前尚未有以PVC作为基膜来制备阻酸型阴离子交换膜，已经报道的改性PVC膜都不具备良好的阻酸性能。
(三)发明内容
本发明的首要目的是提供一种结构稳定性好、质子泄漏低的具有阻酸功能的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备方法。
本发明的第二个目的是提供一种结构稳定性好、质子泄漏低的具有阻酸功能的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜。
本发明的第三个目的是提供交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜在电渗析浓缩酸中的应用。
为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1：将聚氯乙烯(PVC)作为基膜材料，在溶剂中加入聚氯乙烯粉末，在室温下机械搅拌至完全溶解，再向完全溶解后的溶液中加入N-丁基咪唑，搅拌8–24h，得到溶液；
步骤2：向步骤1得到的溶液中加入交联剂，在室温下搅拌至形成均匀溶液；所述交联剂为对苯二胺、4,4’-二氨基联苯、2,2’-二(三氟甲基)二氨基联苯中的至少一种；
步骤3：将步骤2得到的均匀溶液脱泡后在60–100℃下烘干成膜，得到交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜；
其中聚氯乙烯固体、溶剂、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4–8克：60–120mL：3.0–6.0克：0.2–1.0克。
作为优选，控制交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的厚度为70–120μm。
作为优选，步骤1中，溶解聚氯乙烯的溶剂为DMF、DMAc、NMP的至少一种。
作为优选，步骤1中，聚氯乙烯的溶解温度为20–40℃。
作为优选，聚氯乙烯固体、溶剂、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4克：60–120mL：3.0–6.0克：0.2–1.0克；更优选聚氯乙烯固体、溶剂、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4克：60–120mL：3.0–4.0克：0.2–1.0克；当交联剂为对苯二胺时，更进一步优选聚氯乙烯固体、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4克：3.0–4.0克：0.2–0.4克；当交联剂为4,4’-二氨基联苯时，更进一步优选聚氯乙烯固体、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4克：3.0–4.0克：0.3–0.5克；当交联剂为2,2’-二(三氟甲基)二氨基联苯时，更进一步优选聚氯乙烯固体、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4克：3.0–4.0克：0.6–0.9克。
作为优选，步骤2中，反应时间不超过30min。
第二方面，本发明提供了交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜。
第三方面，本发明提供了交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜在电渗析浓缩酸中的应用。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本发明选择价格低廉的聚氯乙烯(PVC)作为主链，再在主链上引入含有合适长度脂肪链的导电咪唑基团(如N-丁基咪唑)，能够降低阴离子交换膜的含水率，从而能够降低电渗析浓缩酸过程中质子的泄漏，提高膜的离子电导；与此同时利用特定的交联剂增加阴离子交换膜的交联度，增强阴离子交换膜空间结构的致密性，提高膜的拉伸强度，以此来提高阻隔质子通过阴离子交换膜的效果。综上，在导电咪唑基团和交联结构的协同作用下，本发明获得了结构稳定性好、质子泄漏低的具有优异阻酸功能的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜。
(2)本发明所制备的阴离子交换膜应用于电渗析浓缩酸，表现出优于商业膜的酸浓缩效果。
(四)附图说明
附图1是实施例2制得的阴离子交换膜的结构示意图；
附图2是实施例3制得的阴离子交换膜的结构示意图；
附图3是实施例4制得的阴离子交换膜的结构示意图；
附图4是PVC和实施例1制得的阴离子交换膜的FTIR图谱；
附图5是电渗析浓缩酸过程示意图；
附图6是实施例1-4制备的咪唑功能化阴离子交换膜的电渗析浓缩酸效果图；
附图7是交联型咪唑功能化阴离子交换膜的电渗析浓缩酸效果图；
附图8是实施例7制得的阴离子交换膜电渗析浓缩酸稳定性测试结果图；
附图9是实施例1制得的阴离子交换膜的实物图。
附图10是实施例5制得的阴离子交换膜的实物图。
(五)具体实施方式
下面结合具体实例对本发明的技术方案进行进一步的说明。
实施例使用的聚氯乙烯(PVC)、N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、N-丙基咪唑、N-丁基咪唑、对苯二胺、4,4’-二氨基联苯和2,2’-二(三氟甲基)二氨基联苯的结构式如下所示：
Figure BDA0003222265260000041
实施例1
1)在250mL圆底烧瓶中倒入80mL的N,N-二甲基乙酰胺，再加入4.0000克聚氯乙烯固体粉末，在室温下搅拌直至聚氯乙烯完全溶解得无色透明溶液，得到均匀的PVC溶液。
2)向PVC溶液中逐滴滴加3.9740克的N-丁基咪唑，磁力搅拌10h，使其与PVC主链充分反应。
3)将反应得到的均匀铸膜液脱泡后倒入玻璃板模具中，60℃烘干成膜，得到咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，其膜厚为102μm。
从PVC与制得的PVC@N-丁基咪唑阴离子交换膜的FTIR图谱(图4)中可以看出，相对于PVC，PVC@N-丁基咪唑阴离子交换膜在1679cm–1和1199cm–1处有额外的吸收带，这被归因于N-丁基咪唑的C＝N伸缩振动和C–N伸缩振动。609cm–1的峰出现在PVC与制得的PVC@N–丁基咪唑中，归因于C–Cl的伸缩振动。1502cm–1的峰只出现在制得的PVC@N-丁基咪唑中，归因于C＝C的骨架振动，说明N-丁基咪唑成功的接枝到PVC主链上。结果表明，PVC@N-丁基咪唑阴离子交换膜制备成功。经实验测得可知，制得的咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜交换容量为1.638mmol·g–1，测得在0.5mol L–1·H2SO4中的膜面电阻为3.24Ω·cm2，拉伸强度为10.4MPa。以20mA cm–2的恒定电流密度电渗析浓缩0.5mol·L–1H2SO4作为膜浓缩酸性能的评价体系(如图5所示；其中，阳离子交换膜为CEM-Type II(FUJI film Corp.Japan)；电极为：钌层涂钛材料；具体参数见Journal ofMembrane Science 621(2021)118999)，实验结果如图6所示。在24h时，浓室的H+浓度可达到1.81mol·L–1。
实施例2
1)采用同实施例1相同的实验过程，得到均匀的PVC溶液。
2)向PVC溶液中逐滴滴加2.6275克N-甲基咪唑，磁力搅拌10h，使其与PVC主链充分反应。
3)采用同实施例1相同的实验过程，得到咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，其膜厚为105μm。
经实验测得可知，制得的咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜离子交换容量为1.743mmol·g–1，测得在0.5mol·L–1H2SO4中的膜面电阻为1.41Ω·cm2，拉伸强度为10.1MPa。以20mA·cm–2的恒定电流密度电渗析浓缩0.5mol·L–1H2SO4作为膜浓缩酸性能的评价体系(如图5所示)，实验结果如图6所示。在24h时，浓室的H+浓度可达到1.23mol·L–1。
实施例3
1)采用同实施例1相同的实验过程，得到均匀的PVC溶液。
2)向PVC溶液中逐滴滴加3.0761克N-乙基咪唑，磁力搅拌10h，使其与PVC主链充分反应。
3)采用同实施例1相同的实验过程，得到咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，其膜厚为103μm。
经实验测得可知，制得的咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜离子交换容量为1.701mmol·g–1，测得在0.5mol·L–1H2SO4中的膜面电阻为2.12Ω·cm2，拉伸强度为10.3MPa。以20mA·cm–2的恒定电流密度电渗析浓缩0.5mol·L–1H2SO4作为膜浓缩酸性能的评价体系(如图5所示)，实验结果如图6所示。在24h时，浓室的H+浓度可达到1.47mol·L–1。
实施例4
1)采用同实施例1相同的实验过程，得到均匀的PVC溶液。
2)向PVC溶液中逐滴滴加3.5251克N-丙基咪唑，磁力搅拌10h，使其与PVC主链充分反应。
3)采用同实施例1相同的实验过程，得到咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，其膜厚为101μm。
经实验测得可知，制得的咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜离子交换容量为1.672mmol·g–1，测得在0.5mol·L–1H2SO4中的膜面电阻为2.76Ω·cm2，拉伸强度为10.5MPa。以20mA·cm–2的恒定电流密度电渗析浓缩0.5mol·L–1H2SO4作为膜浓缩酸性能的评价体系(如图5所示)，实验结果如图6所示。在24h时，浓室的H+浓度可达到1.68mol·L–1。
实施例5
1)采用同实施例1相同的实验过程，得到均匀的PVC溶液。
2)向PVC溶液中逐滴滴加3.2790克N-丁基咪唑，磁力搅拌10h，使其与PVC主链充分反应。将0.2768克对苯二胺逐滴滴加至上述的溶液中，搅拌30min。
3)采用同实施例1相同的实验过程，得到交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，如图10所示，其膜厚为101μm。
经实验测得可知，制得的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜离子交换容量为1.868mmol·g–1，测得在0.5mol·L–1H2SO4中的膜面电阻为3.41Ω·cm2，拉伸强度为22.5MPa。以20mA·cm–2的恒定电流密度电渗析浓缩0.5mol·L–1H2SO4作为膜浓缩酸性能的评价体系(如图5所示)，实验结果如图7所示，其中，选用日本ASTOM商业阴离子交换膜NEOSEPTA ACM作为对比。在24h时，浓室的H+浓度可达到1.97mol·L–1。
实施例6
1)采用同实施例1相同的实验过程，得到均匀的PVC溶液。
2)采用同实施例2相同的实验过程，将0.2768克对苯二胺改为0.4717克的4,4’-二氨基联苯，其他操作不变。
3)采用同实施例1相同的实验过程，得到交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，其膜厚为112μm。
经实验测得可知，制得的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜离子交换容量为1.721mmol·g–1，测得在0.5mol·L–1H2SO4中的膜面电阻为3.66Ω·cm2，拉伸强度为23.6MPa。以20mA·cm–2的恒定电流密度电渗析浓缩0.5mol·L–1H2SO4作为膜浓缩酸性能的评价体系(如图5所示)，实验结果如图7所示，其中，选用日本ASTOM商业阴离子交换膜NEOSEPTA ACM作为对比。在24h时，浓室的H+浓度可达到2.05mol·L–1。
实施例7
1)采用同实施例1相同的实验过程，得到均匀的PVC溶液。
2)采用同实施例2相同的实验过程，将0.2768克的对苯二胺改为0.8198克的2,2’-二(三氟甲基)二氨基联苯，其他操作不变。
3)采用同实施例1相同的实验过程，得到交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，其膜厚为114μm。
经实验测得可知，制得的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜离子交换容量为1.705mmol·g–1，测得在0.5mol·L–1H2SO4中的膜面电阻为3.88Ω·cm2，拉伸强度为22.8MPa。以20mA·cm–2的恒定电流密度电渗析浓缩0.5mol·L–1H2SO4作为膜浓缩酸性能的评价体系(如图5所示)，实验结果如图7所示，其中，选用日本ASTOM商业阴离子交换膜NEOSEPTA ACM作为对比。在24h时，浓室的H+浓度可达到2.32mol·L–1。使用制备的离子交换膜在20mA·cm–2的恒定电流密度下连续5次电渗析浓缩酸测试以作为膜浓缩酸稳定性能的评价，实验结果如图8所示，其中，选用日本ASTOM商业阴离子交换膜NEOSEPTAACM作为对比。
实施例8
1)采用同实施例1相同的实验过程，得到均匀的PVC溶液。
2)采用同实施例2相同的实验过程，将对苯二胺的用量改为0.2076克，其他操作不变。
3)采用同实施例1相同的实验过程，得到交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，其膜厚为109μm。
经实验测得可知，制得的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜离子交换容量为1.689mmol·g–1，测得在0.5mol·L–1H2SO4中的膜面电阻为4.56Ω·cm2，拉伸强度为22.1MPa。以20mA·cm–2的恒定电流密度电渗析浓缩0.5mol·L–1H2SO4作为膜浓缩酸性能的评价体系(如图5所示)，在24h时，浓室的H+浓度可达到1.89mol·L–1。
实施例9
1)采用同实施例1相同的实验过程，得到均匀的PVC溶液。
2)采用同实施例3相同的实验过程，将4,4’-二氨基联苯的用量改为0.3537克，其他操作不变。
3)采用同实施例1相同的实验过程，得到交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，其膜厚为107μm。
经实验测得可知，制得的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜离子交换容量为1.672mmol·g–1，测得在0.5mol·L–1H2SO4中的膜面电阻为4.76Ω·cm2，拉伸强度为21.8MPa。以20mA·cm–2的恒定电流密度电渗析浓缩0.5mol·L–1H2SO4作为膜浓缩酸性能的评价体系(如图5所示)，在24h时，浓室的H+浓度可达到1.93mol·L–1。
实施例10
1)采用同实施例1相同的实验过程，得到均匀的PVC溶液。
2)采用同实施例4相同的实验过程，将2,2’-二(三氟甲基)二氨基联苯的用量改为0.6148克，其他操作不变。
3)采用同实施例1相同的实验过程，得到交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜，其膜厚为109μm。
经实验测得可知，制得的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜离子交换容量为1.616mmol g–1，测得在0.5mol·L–1H2SO4中的膜面电阻为4.64Ω·cm2，拉伸强度为22.7MPa。以20mA cm–2的恒定电流密度电渗析浓缩0.5mol·L–1H2SO4作为膜浓缩酸性能的评价体系(如图5所示)，在24h时，浓室的H+浓度可达到2.21mol·L–1。

Claims (10)

1.一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1：将聚氯乙烯作为基膜材料，在溶剂中加入聚氯乙烯粉末，在室温下机械搅拌至完全溶解，再向完全溶解后的溶液中加入N-丁基咪唑，搅拌8–24h，得到溶液；
步骤2：向步骤1得到的溶液中加入交联剂，在室温下搅拌至形成均匀溶液；所述交联剂为对苯二胺、4,4’-二氨基联苯、2,2’-二(三氟甲基)二氨基联苯中的至少一种；
步骤3：将步骤2得到的均匀溶液脱泡后在60–100℃下烘干成膜，得到交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜；
其中聚氯乙烯固体、溶剂、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4–8克：60–120mL：3.0–6.0克：0.2–1.0克。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：控制交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的厚度为70–120μm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，溶解聚氯乙烯的溶剂为DMF、DMAc、NMP的至少一种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，聚氯乙烯的溶解温度为20–40℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：聚氯乙烯固体、溶剂、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4克：60–120mL：3.0–6.0克：0.2–1.0克。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：聚氯乙烯固体、溶剂、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4克：60–120mL：3.0–4.0克：0.2–1.0克。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：当交联剂为对苯二胺时，聚氯乙烯固体、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4克：3.0–4.0克：0.2–0.4克；
当交联剂为4,4’-二氨基联苯时，聚氯乙烯固体、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4克：3.0–4.0克：0.3–0.5克；
当交联剂为2,2’-二(三氟甲基)二氨基联苯时，聚氯乙烯固体、N-丁基咪唑、交联剂的用量比为4克：3.0–4.0克：0.6–0.9克。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中，反应时间不超过30min。
9.根据权利要求1所述制备方法制得的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜。
10.如权利要求9所述的交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜在电渗析浓缩酸中的应用。
CN202110960823.9A 2021-08-20 2021-08-20 一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备和应用 Active CN113814007B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110960823.9A CN113814007B (zh) 2021-08-20 2021-08-20 一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110960823.9A CN113814007B (zh) 2021-08-20 2021-08-20 一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113814007A CN113814007A (zh) 2021-12-21
CN113814007B true CN113814007B (zh) 2023-03-31

Family

ID=78922981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110960823.9A Active CN113814007B (zh) 2021-08-20 2021-08-20 一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113814007B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114405557A (zh) * 2022-01-31 2022-04-29 浙江佰辰低碳科技有限公司 一种咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109592756A (zh) * 2018-12-28 2019-04-09 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种阻氢性能优异的聚合物包覆膜及其制备和在电渗析回收浓缩废酸中的应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09151260A (ja) * 1995-11-30 1997-06-10 Asahi Glass Co Ltd 水素イオン選択透過膜および電気透析方法
CN112143005A (zh) * 2020-09-21 2020-12-29 浙江工业大学 具有阻酸功能的哌啶交联型溴甲基化聚苯醚阴离子交换膜的制备和应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109592756A (zh) * 2018-12-28 2019-04-09 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种阻氢性能优异的聚合物包覆膜及其制备和在电渗析回收浓缩废酸中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113814007A (zh) 2021-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khoiruddin et al. Surface modification of ion‐exchange membranes: Methods, characteristics, and performance
Pang et al. Enhanced monovalent selectivity of cation exchange membranes via adjustable charge density on functional layers
Chen et al. Internal cross-linked anion exchange membranes with improved dimensional stability for electrodialysis
Nagarale et al. Recent developments on ion-exchange membranes and electro-membrane processes
EP1367086B1 (en) Anion exchanger and process for producing anion exchange membrane
Mondal et al. Preparation of polyvinylidene fluoride blend anion exchange membranes via non-solvent induced phase inversion for desalination and fluoride removal
KR101389325B1 (ko) 연료전지용 음이온 교환 고분자 전해질 복합막 및 그의 제조방법
Teng et al. A polydopamine-coated polyamide thin film composite membrane with enhanced selectivity and stability for vanadium redox flow battery
Bakangura et al. Hierarchically structured porous anion exchange membranes containing zwetterionic pores for ion separation
CN113814007B (zh) 一种交联型咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜的制备和应用
Peng et al. A two-step strategy for the preparation of anion-exchange membranes based on poly (vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene) for electrodialysis desalination
KR101670390B1 (ko) 차아염소산나트륨 생성을 위한 바이폴라막의 제조 방법
JP2022550498A (ja) フッ素化脂肪族炭化水素系安定性アニオン交換膜及びその製造方法
Zhu et al. Acid enrichment via electrodialyser fabricated with poly (vinyl chloride)-based anion exchange membrane: Effect of hydrophobicity of aliphatic side-chains tethered on imidazolium groups
Hao et al. A facile approach to fabricate composite anion exchange membranes with enhanced ionic conductivity and dimensional stability for electrodialysis
Wang et al. Alkaline enrichment via electrodialysis with alkaline stable side-chain-type polysulfone-based anion exchange membranes
Hao et al. Preparation of solvent-resistant anion-exchange membranes
CN111082112A (zh) 质子交换膜及其制备方法和燃料电池
CN112143005A (zh) 具有阻酸功能的哌啶交联型溴甲基化聚苯醚阴离子交换膜的制备和应用
Kim et al. Research trends in ion exchange membrane processes and practical applications
Zhao et al. Polyamide-Based Electronanofiltration Membranes for Efficient Anion Separation
CN114405557A (zh) 一种咪唑功能化聚氯乙烯阴离子交换膜及其制备方法和应用
Ariono et al. Improving ion-exchange membrane properties by the role of nanoparticles
CN115513505A (zh) 一种离子液体/聚合物复合膜及其制备方法和应用
Wang et al. A facile approach to prepare crosslinked polysulfone-based anion exchange membranes with enhanced alkali resistance and dimensional stability

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant