[发明专利]一种离子交换膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种离子交换膜，其包括基底和包埋有过渡金属催化剂的聚合物膜层。

2.根据权利要求1所述的离子交换膜，其特征在于，所述聚合物膜层中的聚合物包括聚多巴胺和聚乙烯及其衍生物，

优选地，所述过渡金属催化剂包埋于所述聚多巴胺层中。

3.根据权利要求1或2所述的离子交换膜，其特征在于，所述过渡金属催化剂选自过渡金属氧化物催化剂和过渡金属硫化物催化剂中的一种或多种，优选选自二氧化钛、硫化镉、三氧化二铁、二氧化锰和四氧化三铁中的一种或多种；

和/或所述基底选自玻璃板和支撑布中的一种或多种，优选地，所述支撑布选自无纺布、尼龙网布、聚丙烯网布、聚氯乙烯网布和涤纶网布中的一种或多种；和/或所述支撑布的厚度为0.05-0.25mm，孔径为0.02-0.10mm，开孔率为20％-60％；

和/或所述聚乙烯及其衍生物选自聚乙烯、聚偏氟乙烯和聚偏氯乙烯中的一种或多种。

4.一种离子交换膜的制备方法，其包括以下步骤：

S1，将过渡金属催化剂与多巴胺溶液混合，处理第一时间后，干燥得到包覆有聚多巴胺的过渡金属催化剂；

S2，将聚乙烯及其衍生物、磺酸盐和引发剂与有机溶剂混合，处理第二时间，得到第一混合物；

S3，将包覆有聚多巴胺的过渡金属催化剂和第一混合物混合后，涂覆在基底上。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S1中，所述过渡金属催化剂与所述多巴胺溶液的质量体积比为(3-10)g:100mL；

和/或S3中，以所述包覆有聚多巴胺的过渡金属催化剂和第一混合物的总质量计，所述包覆有聚多巴胺的过渡金属催化剂的质量含量为1-15％，优选为4-8％。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，S1中，所述多巴胺溶液选自多巴胺盐酸盐溶液，优选地，所述多巴胺盐酸盐的浓度为0.5-5g/L，溶液pH值为7-9；

和/或所述过渡金属催化剂选自过渡金属氧化物催化剂和过渡金属硫化物催化剂中的一种或多种，优选选自二氧化钛、硫化镉、三氧化二铁、二氧化锰和四氧化三铁中的一种或多种；

和/或所述处理为搅拌处理，优选所述搅拌的温度为10-40℃，时间为0.5-5h。

7.根据权利要求4-6中任意一项所述的方法，其特征在于，S2中，所述聚乙烯及其衍生物选自聚乙烯、聚偏氟乙烯和聚偏氯乙烯中的一种或多种；

和/或所述磺酸盐选自苯乙烯磺酸盐中的一种或多种，优选选自苯乙烯磺酸钠；

和/或所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化环己酮和过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种；

和/或所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种；

和/或所述第一混合物包括5-25wt％的聚乙烯及其衍生物、0.5-25wt％的磺酸盐、0.5-5wt％的引发剂和60-90wt％的有机溶剂；

和/或所述处理为搅拌处理，优选所述搅拌的温度为50-100℃，时间为5-30h。

8.根据权利要求4-7中任意一项所述的方法，其特征在于，S3中，所述基底选自玻璃板和支撑布中的一种或多种，优选地，所述支撑布选自无纺布、尼龙网布、聚丙烯网布、聚氯乙烯网布和涤纶网布中的一种或多种；和/或所述支撑布的厚度为0.05-0.25mm，孔径为0.02-0.10mm，开孔率为20％-60％。

9.根据权利要求4-8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括S4，将涂覆有包覆有聚多巴胺的过渡金属催化剂和第一混合物的基底进行加热干燥处理或凝固浴处理，得到所述离子交换膜；

优选地，所述加热干燥处理的温度为60-90℃；和/或所述凝固浴处理包括将所述基底浸泡于所述凝固浴中，优选所述凝固浴选自去离子水或去离子水与有机溶剂的混合液，更优选所述混合液中有机溶剂的质量浓度为5-95％。

10.一种根据权利要求1-3中任意一项所述的离子交换膜或权利要求4-9中任意一项所述的方法制备的离子交换膜在分离过程中的应用，优选所述分离过程包括电渗析分离过程和/或扩散渗析分离过程。