[发明专利]一种抗污染型脂肪族PVC阴离子交换膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种抗污染型脂肪族PVC阴离子交换膜的制备方法。所述制备方法由如下步骤组成：1)制备PVC基膜；2)将步骤1)制备的PVC基膜浸泡在30‑60℃的50‑70wt％三乙烯四胺水溶液中，反应2‑14h以后取出，得到脂肪族PVC阴离子交换膜。本发明采用一步浸泡法完成PVC膜的季胺化与交联，其制备过程简单，条件温和，得到的阴离子交换膜c‑QPVC‑N具有亲水性膜表面与脂肪族膜基体，因此c‑QPVC‑N呈现出良好的抗污染能力，具有工业化的潜能。

技术领域

本发明属于分离膜技术领域，具体涉及一种抗污染型脂肪族PVC阴离子交换膜的简易制备方法。

背景技术

近几十年来，电渗析(ED)技术已广泛应用于海水淡化水的回收。离子交换膜(AEMs) 作为电渗析装置的核心部件，在决定海水淡化性能方面起着重要作用。近年来，聚砜、聚醚砜、聚苯乙烯等聚合物作为膜合成的基材得到了广泛的研究。但离子膜的性能仍存在一些需要解决的问题，如价格昂贵、不稳定、易污染等导致膜的运行性能不良。因此，开发低成本、抗污染的离子膜是ED发展过程中的一个重要挑战。其中，一种切实可行的低成本离子膜的制备方法就是将功能单体接枝到低成本聚合物的主链上制备离子交换膜。此外，芳香族的 AEMs由于其主链上固有的芳香烃与疏水性，在ED过程中易被有机污染物污染附着在膜的表面或基体内部，增加膜面阻，降低膜寿命。

Wang et al.以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、腐殖酸钠和牛血清白蛋白(BAS)为污染物典型代表，考察了污染物对不同离子交换膜在ED运行过程中的污染情况，结果表明膜表面有机物的粘附程度主要决定于膜表面亲疏水性以及与膜表面与污染物的之间的静电斥力、π-π共轭作用强度，膜表面亲水性越强，抗污染能力越好，脂肪族离子膜的抗污染能力优于芳香族离子膜。

Tanaka et al.以甲基丙烯酸缩水甘油酯为原料制备出一种脂肪族离子交换膜，并与芳香族商业膜进行对比，发现脂肪族的离子膜抗污染能力高于芳香族离子膜，这表明离子膜内部芳香基质与污染物之间亲和力交互(π-π)作用是影响污染性能是一个重要的因素。

Hwang et al采用两步法分别对聚氯乙烯进行氯甲基化以及胺基化制备了一种聚氯乙烯阴离子交换膜，离子交换通量可达3.7meq/g，但吸水率高达63.1％，且离子膜制备过程复杂。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种抗污染型脂肪族PVC阴离子交换膜的简易制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种脂肪族PVC阴离子交换膜的制备方法，由如下步骤组成：

1)制备PVC基膜；

2)将步骤1)制备的PVC基膜浸泡在30-60℃的50-70wt％三乙烯四胺水溶液中，反应2-14h以后取出，得到脂肪族PVC阴离子交换膜。

作为优选，所述PVC基膜具体按照如下方法制备：将PVC粉末加入到N,N二甲基乙酰胺中，加热溶解得到浓度为5-15wt％的PVC溶液，将PVC溶液进行真空脱泡，倾倒在玻璃板上刮涂成湿膜，干燥得到PVC基膜。

作为进一步的优选，步骤1)中，PVC溶液浓度为10wt％。

作为进一步的优选，步骤1)中，所述的刮涂所采用的刮刀厚为800-1200μm，更进一步优选为1000μm。

作为进一步的优选，步骤1)中，干燥温度为55-65℃，干燥时间为7-9h；更进一步优选干燥温度为60℃，干燥时间为9h。

作为优选，所述三乙烯四胺水溶液的浓度为50-70wt％，由于市售商品即为70wt％三乙烯四胺水溶液，故在具体实施方式中可直接采用该溶液。所述三乙烯四胺水溶液的用量以能够浸没PVC膜即可。