[发明专利]一种对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜

权利要求书

1.一种对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜，其特征为该复合膜包括阳离子交换基膜和聚乙烯亚胺改性层，其中聚乙烯亚胺在阳离子交换基膜上的沉积量为2.0-200.0g/m²；

所述阳离子交换基膜，其聚合物骨架为碳氢主链、部分氟化的碳氢主链或全氟化的碳氢主链，该基膜的聚合物骨架上具有磺酸基、磷酸基、羧酸基或酚羟基；该离子交换复合膜的厚度为50-500μm。

2.如权利要求1所述对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜，其特征为所述的单一阳离子具体为Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Hg²⁺、Ag⁺、Pt²⁺、Co²⁺或Cr³⁺。

3.如权利要求1所述的对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜的制备方法，其特征为包括如下步骤：

第一步，在阳离子交换基膜上引入聚合物PEI，为以下两种方法任一：

方法1：静态沉积法：将阳离子交换基膜浸泡在浓度为0.5-30g/L的PEI水溶液中，室温下浸泡0.5-160h；

或者，方法2，电沉积法：采用四室装置，四室分别为浓室、淡室以及2个极室；浓室内加入氯化钠溶液；淡室加入含PEI的氯化钠溶液，极室内为电解质溶液；电沉积的电流强度为1-100mA/cm²，通电20-120min后得到PEI改性的阳离子交换膜；

所述的采用四室装置，为由三张阳离子交换膜与器壁组成的四室装置，其中待沉积的阳离子交换基膜固定在正中间，与左右两侧的阳离子交换膜分隔形成浓室和淡室，两侧的阳离子交换膜与器壁又分别分隔形成两个极室；待沉积膜靠近阳极一侧为淡室，另一侧为浓室。

所述的极室中的电解质溶液为氯化钠溶液、硫酸钠溶液和硫酸中的一种或多种，溶液中阳离子浓度为0.1-2mol/L。

第二步，模板离子的吸附与PEI的交联

将第一步得到的PEI改性的阳离子交换膜置于模板离子的水溶液中浸泡10-24h进行离子吸附，取出后用水冲净表面溶液，置于交联剂溶液中进行PEI的交联反应，得到模板离子吸附和PEI交联的离子交换膜；

所述的模板离子的水溶液为仅含有模板金属离子一种阳离子的水溶液，浓度为0.005-0.5mol/L，pH值为4-9；交联剂溶液的浓度为1-50g/L，交联温度为20-60℃，交联时间为20-120min；

第三步，模板离子的洗脱

将经过第二步模板离子吸附和PEI交联的离子交换膜置于0.01-0.1mol/L的乙二胺四乙酸钠溶液中进行模板离子的洗脱，得到含有与模板离子匹配的作用位点的对特定阳离子具有选择性的阳离子交换膜。

4.如权利要求3所述的对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜的制备方法，其特征为所述的第一步中的阳离子交换基膜为磺化聚醚砜（SPES）膜、磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜、全氟羧酸阳离子交换膜或磷酸型阳离子交换膜。

5.如权利要求3所述的对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜的制备方法，其特征为所述的第一步中阳离子交换基膜具体为浙江千秋环保水处理有限公司的LE-HoCM-0_SH膜、北京环宇利达环保设备有限责任公司JCM-Ⅰ膜、日本Asahi Glass公司的Selemion CMV膜、日本Tokuyama公司的Neosepta CM-1膜或美国Dopont公司的Nafion膜。

6.如权利要求3所述的对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜的制备方法，其特征为上述制备方法第一步电沉积时所用的浓室、淡室中的氯化钠溶液的浓度均为0.1-3mol/L。

7.如权利要求3所述的对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜的制备方法，其特征为所述的第一步电沉积时所用的淡室PEI的氯化钠溶液浓度中PEI含量为0.1-30g/L。

8.如权利要求3所述的对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜的制备方法，其特征为所述的第二步中仅含有一种模板金属阳离子的水溶液为硝酸铜溶液、硝酸锌溶液、硝酸镍溶液、硝酸银溶液、硝酸铂溶液、氯化钴溶液或氯化铬溶液。