[发明专利]一种季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜及其制备方法，所述季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜包括阳离子交换膜和在阳离子交换膜界面采用苯胺与氧化剂氧化聚合后，所得聚合物与碘甲烷反应制得的季铵化聚苯胺，所述阳离子交换膜为基膜，季铵化聚苯胺为活性层。本发明中，聚苯胺保证了活性层的致密性，而碘甲烷的季铵化改性则有效提高了膜的荷正电性。从而达到单价阳离子选择性分离。

技术领域

本发明属于分离膜材料技术领域，涉及应用于水处理领域的膜材料研制，具体涉及一种季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜及其制备方法。

背景技术

水是生命之源，是经济发展的必要条件，是人类组织的重要组成部分。但当今，随着经济增长，城镇化和工业化，全球大量的水资源受到污染。电渗析是利用阴阳离子交换膜对阴阳离子的选择透过性能，在外加直流电场力的推动下，使得离子定向迁移，从而达到电解质溶液的分离、提纯、和浓缩的一门技术。电渗析技术因其水回收率高、设备使用寿命长和运行成本低，同时对于非同性离子、甚至同性离子之间的分离具有不可代替的巨大优势而备受关注，所以整个膜过程的成本和技术的关键是阴阳离子交换膜。离子交换膜是电渗析过程的核心组件，是决定电渗析工业化应用的关键因素。一个理想的电渗析膜应具备高通量、高离子选择性、以及良好的机械、化学稳定性。

然而，但是随着饮用水处理难度的加大、化工生产的进步以及水产品等级要求的提高，人们对电渗析的期望也随之增加。相应的，对于具有特殊分离能力的离子交换膜的需求也日益高涨，例如：盐湖提锂，就希望在高镁锂比的盐湖水中选择性分离出锂离子。以及工业废水中重金属离子的回收。因此离子交换膜需有特定的选择性，如单价选择性渗透离子交换膜。

根据文献介绍，使离子交换膜具有单价选择渗透性的工作主要从两方面进行研究，一是改变膜的表面荷电性，通过“静电排斥”来抑制多价离子的透过；二是使膜的结构更加致密，借助于“筛分效应”降低多价离子的通透性。

由于工业生产的需要，日本在1960年就研制成功单价选择性离子交换膜，并且成功将膜技术引入制盐工业。我国是从1958年着手尝试研究离子交换膜的，尽管相对日本和欧美国家起步较晚，但是同样取得了一定的进展．我国在1977年实现将电渗析技术应用于制盐工业。1981年，仉琦等人采用价格低廉、毒性小的有机胺为处理剂，将其应用于电渗析脱盐，发现膜的选择透过性显著增加．虽然国内目前尚无单、多价选择性离子交换膜的规模化生产，但是这种具有特殊性能的离子交换膜已经得到国内学者们的充分重视，并且在理论上取得了一些突破。因此，单、多价选择性离子交换膜的研发制备是本专利的着眼点。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜及其制备方法，它是基于季铵化聚苯胺活性层，增加膜的致密性的同时改变基膜的表面荷电性，进而制备出相应的单价阳离子选择性分离膜。

所述的一种季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜，其特征在于包括基膜和位于基膜界面上的活性层，在界面采用苯胺单体与氧化剂氧化聚合后，所得聚合物与碘甲烷反应制得的季铵化聚苯胺，所述季铵化聚苯胺为活性层。

所述的一种季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜，其特征在于所述氧化剂为氯化铁、过硫酸铵或重铬酸钾。

所述的一种季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜的制备方法，其特征在于活性层的具体制备方法如下：基膜用苯胺单体溶液浸泡后取出，使用滤纸吸干基膜表面的苯胺单体溶液后，将所述基膜浸入氧化剂溶液中进行氧化聚合反应，苯胺与氧化剂在基膜表面发生氧化聚合反应生成聚苯胺活性层，再将基膜取出干燥后，放入碘甲烷溶液中浸泡反应，最后将基膜从碘甲烷溶液中取出并用纯净水反复冲洗，即得所述季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜。

所述的一种季铵化聚苯胺单价选择性阳离子交换膜的制备方法，其特征在于基膜用苯胺单体溶液浸泡的时间为5~300min；所述苯胺单体溶液中，溶剂为乙醇，苯胺单体的浓度为0.1~10 mol/L。