[发明专利]一种用太阳光催化剂改性双极膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极膜的制备方法，具体说是将太阳光催化剂引入到中间界面层的双极膜的制备方法。 

背景技术

双极膜(Bipolar Membrane，BPM)通常是由阴离子交换膜层(AM)和阳离子交换膜层(CM)复合而成，通常将构成双极膜的阴、阳两膜层内侧及其邻近区域称作中间界面层。将双极膜置于电槽阴、阳两极之间时，在直流电场的作用下，双极膜中间界面层中的水将发生解离，生成氢离子和氢氧根离子，氢离子透过阳离子交换膜层进入阴极室，氢氧根离子透过阴离子交换膜层进入阳极室。 

双极膜及其水解离技术，在化工生产、分离、废物利用、资源回收和环境保护等领域有着十分广泛而重要的应用。 

促进双极膜中间界面层水解离，提高水解离效率，降低双极膜的膜阻抗和槽电压，减少电槽中电氧化还原副反应的发生，已成为当前双极膜研究的热点。 

T.Jeevananda等将氢氧化铁引入双极膜中间界面层，水解离效率获得提高；郭贞贞等将羧甲基纤维素磷酸化，经Fe3+改性后用作阳膜层，促进双极膜中间层水解离；陈日耀等采用纳米复合半导体光催化剂对双极膜进行改性，催化中间界面层水解离，在紫外光照射下，双极膜的水解离效率明显提高，膜阻抗和槽电压大大降低。 

本发明提出将太阳光催化剂添加到双极膜中，利用太阳光催化双极膜中间界面层水解离，进而降低膜阻抗和槽电压。 

发明内容

本发明的目的是提供一种中间界面层含有太阳光催化剂的双极膜制备方法，其能充分利用太阳光能，光催化双极膜中间界面层水解离，进而降低膜阻抗和槽电压。 

本发明的目的是通过如下技术方案实现的： 

准确称取3.0g～6.0g羧甲基纤维素(CMC)，配制成质量分数为3.0％～6.0％的CMC水溶液；另取6.0g～9.0g聚乙烯醇(PVA)，用蒸馏水加热搅拌溶解，加入到上述制备的CMC水溶液中。搅拌均匀，减压脱泡，得到粘稠膜液，流延于平整的培养皿中，在室温下风干成风干膜。风干膜先用质量分数为7.0％～10.0％的FeCl3溶液浸泡交联15～40min，后用蒸馏水冲洗干净，自然风干，即得PVA-CMC阳离子交换膜。 

准确称取3.0g～6.0g壳聚糖(CS)，用质量分数为2.0％～4.0％的乙酸水溶液搅拌溶解，配制成质量分数为3.0％～6.0％的壳聚糖乙酸水溶液。称取0.001～0.1g太阳光催化剂粉末，加入适量的乙醇，搅拌，并用超声波震荡，使之分散均匀。然后加入到上述制备的壳聚糖乙酸水溶液中，加速搅拌，边搅拌边缓慢 滴加体积分数为3～6mL 0.25％戊二醛溶液，减压脱泡，得到粘稠膜液，流延于上述制得PVA-CMC阳离子交换膜上，在室温下风干，即得用太阳光催化剂改性后的双极膜。 

所述的太阳光催化剂是指Co2+-TiO2、Fe3+-TiO2、Cr3+-TiO2、N-TiO2、S-TiO2、P-TiO2或C-TiO2。 

所述的添加太阳光催化剂，添加量为壳聚糖与太阳光催化剂的质量比为3.0g～6.0g∶0.001g～0.1g。 

具体实施方式

实施例1 

准确称取3.0g CMC，配制成3.0％(质量分数)CMC水溶液。另取6.0g PVA，用蒸馏水加热搅拌溶解，加入到上述制备的CMC水溶液中。搅拌均匀，减压脱泡，得到粘稠膜液，流延于平整的培养皿中，在室温下风干成风干膜。风干膜先用7.0％(质量分数)的FeCl3溶液浸泡交联15min，后用蒸馏水冲洗干净，自然风干，即得PVA-CMC阳离子交换膜。 

准确称取3.0g CS，用2.0％(质量分数)的乙酸水溶液搅拌溶解，配制成3.0％(质量分数)壳聚糖乙酸水溶液。称取0.001g太阳光催化剂Fe3+-TiO2粉末，加入适量的乙醇，搅拌，并用超声波震荡，使之分散均匀。然后加入到上述制备的壳聚糖乙酸水溶液中，加速搅拌，边搅拌边缓慢滴加3mL0.25％(体积分数)戊二醛溶液，减压脱泡，得到粘稠膜液，流延于上述制得PVA-CMC阳离子交换膜上，在室温下风干，即得PVA-CMC/Fe3+-TiO2-CS双极膜。 

在室温下测得的在不同电流密度(mA/cm2)下PVA-CMC/Fe3+-TiO2-CS双极膜电解槽电压(V)如下表所示： 

实施例2