[发明专利]一种抗污染阴离子交换膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工艺简单、操作方便、自动化程度高、原料易得，容易实现工业化生产的抗污染阴离子交换膜的制备方法，通过本发明方法制备得到的阴离子交换膜具有优异的抗污染性和较低的膜面电阻，实现了真正意义上的抗污染性膜的制备。

背景技术

电渗析技术是一种利用离子交换膜的选择透过性，以电场力为驱动力，选择性分离溶液中的电解质离子，从而达到对电解质离子的分离、浓缩、淡化目的的膜分离技术。然而由于膜污染引起的电阻上升和分离性能的下降仍然是电渗析所面临的最严重的问题之一。通常，膜污染可分为：有机污染、无机污染、生物污染。其中，有机污染一旦发生很难清洗，是一个不可逆过程。

现存的阴离子交换膜主要是化学合成法制备的带有阳离子活性基团的芳香族有机高分子材料。虽然成本低廉、结构可控、膜性能好等优点使得阴离子交换膜得以广泛的应用，但是高分子膜的基质和膜表面的荷电基团易与芳香族及电负性污染物发生相互作用从而导致较为严重的膜污染。表面两性离子修饰有助于提高膜的抗污染性能，甜菜碱是一种正负电荷结构的离子化合物，具有很强的水合作用，该材料具有很好的生物相容性，抗污染性和电中性，在膜改性领域受到了大量的关注。例如中国专利【CN 103285748】通过界面聚合制备羧酸甜菜碱型胶体纳米粒子填充聚酰胺纳滤膜。但是缺点在于所引入的胶体粒子与基膜材料易发生相分离从而导致膜内部结构不易控制，对性能的稳定具有较大影响。中国专利【CN 104069753】通过采用原子自由基转移聚合法将两性离子接枝到膜表面，从而增强膜表面的抗污性能。但是上述的缺点在于合成反应的条件较为复杂难控制，合成步骤繁琐不利于实际生产应用中。

本申请中，作者采用在阴离子交换膜表面沉积一层多巴胺并接枝两性离子进行膜表面想修饰和改性，期待以此改善阴离子交换膜的有机污染问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的旨在提供一种新型抗污染阴离子交换膜的制备方法，该方法工艺简单、操作方便、自动化程度高、原料易得，容易实现工业化生产。

所述的一种抗污染阴离子交换膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）铸膜液的制备：将干燥的聚合物原料溶解于有机溶剂中形成溶液，再加入季胺试剂搅拌混合均匀，真空静置脱泡，形成均质铸膜液；

2）烘干成膜：将步骤1）中脱泡完全的均质铸膜液用刮刀在玻璃杯或者无纺布上刮涂一层薄膜，将薄膜加热烘干使其转化成膜，得到阴离子交换膜；

3）膜表面改性：将步骤2）得到的阴离子交换膜浸泡在配制好的多巴胺溶液中，取出后再浸泡于两性离子溶液中进行改性处理，得到抗污染阴离子交换膜。

所述的一种抗污染阴离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤1）中的聚合物为溴化聚苯醚、氯甲基化聚醚砜、氯甲基化聚乙醚亚胺中的任意一种。

所述的一种抗污染阴离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤1）中的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种混合物。

所述的一种抗污染阴离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤1）中季胺试剂与聚合物的摩尔投料比为0.1-0.5。

所述的一种抗污染阴离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤1）中的聚合物原料溶解于有机溶剂中形成溶液，聚合物原料浓度为13%-25%。

所述的一种抗污染阴离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤2）中的加热温度为40℃-60℃。

所述的一种抗污染阴离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤2）中的薄膜厚度为35-45微米，优选为40微米。

所述的一种抗污染阴离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤3）中在多巴胺溶液浸泡时间为2-48h。

所述的一种抗污染阴离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤3）中的两性离子溶液为磺酸甜菜碱的水溶液，其浓度为0.1-0.8mol/L。

所述的一种抗污染阴离子交换膜的制备方法，其特征在于步骤3）中在两性离子溶液中浸泡时间为4.5-24h。

通过采用上述技术，与现有技术中存在的上述问题，本发明的有益效果如下：本发明制备方法简便、操作简单，通过该方法制备的改性阴离子交换膜，膜表面颜色加深，在不牺牲膜的物化性能的前提下，有效降低了膜电阻，提高了膜的亲水性，具有良好的抗污染性能，其原料易得，容易实现工业化生产。

附图说明

图1 为本发明改性阴离子交换膜的改性方法示意图；

图2 为测量膜两端跨膜电压装置结构示意图；