[发明专利]一种Ti基纳米材料改性阳离子交换膜的制备方法

说明书

一种Ti基纳米材料改性的阳离子交换膜的制备方法，将聚偏二氟乙烯粉加入到N‑N二甲基酰胺中，得到高分子溶液；将无机纳米材料和二乙烯基苯加入到高分子溶液中，得到高分子混合液；将高分子混合液倾倒于膜具中，进行聚合反应，粉碎，得到膜基材料粉末；按质量百分比计，将65％‑70％聚苯乙烯型离子交换树脂粉末、25％‑30％膜基材料粉末、4％的聚异丁烯和1％的硬脂酸钙混合，然后进行混炼，拉成膜片，热压，得到离子交换膜。本发明在保证阳离子交换膜的选择性透过率、含水率的前提下，通过掺入Ti基纳米材料的对膜基材质进行改性处理，提高阳离子交换树脂的抗氧化性，同时还可以降低膜面阻。

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种Ti基纳米材料改性阳离子交换膜的制备方法。

背景技术

连续电除盐工艺为无污染的绿色工艺，较传统的混床工艺，连续电除盐工艺无需酸碱再生，经济性较好，越来越多的火电厂在新建和改造中采用高此工艺。目前，火电厂使用的连续电除盐膜块大多数为进口产品，而国内的连续电除盐膜块由于离子交换膜的技术落后，很难生产出与国外同性能的离子交换膜，因此大力发展离子交换膜的技术刻不容缓。而在实际工程中，由于种种原因，阳极阳离子交换膜的容易被氧化，从而导致设备报废的情况时有发生，因此需要提高阳离子交换膜的性能是大力发展离子交换膜技术的重中之重。

在连续电除盐膜块阳极，发生如下的氧化反应：

4OH^-1-4e→2H₂O+O₂↑2Cl^-1-2e→Cl₂↑

阳极产生氧化性很强的氯气和氧气，能够对阳离子交换膜产生氧化破坏作用，使膜上的高分子有机链断裂，破解膜的结构，降低了膜的性能，缩短膜的使用寿命，进而影响了设备的整体使用周期。而淡水室和浓水池则不会发生氧化反应，因此，加强阳极室内的阳离子交换膜的抗氧化性，成为延长连续电除盐膜块使用寿命的关键技术所在。目前，国内的阳离子交换膜的抗氧化性在5-6％左右(重力法测量的数据)。

连续电除盐膜块的阳离子交换膜，均采用磺酸型阳离子交换膜，一般采用热压成型法。先将粉状(粒径≤50μm)的阳离子树脂和高分子惰性粘合剂按一定比例混合，在滚压机上混炼，再拉出一定厚度的膜片(约0.4mm)，然后在膜的上下两面各加一层网布，以增加刚性强度，热压成膜，网布一般为无纺布等纤维织物等。这种膜中离子交换树脂是不均匀分散在高分子粘合剂中，呈两相分离的结构，具有不连续的特征，因此为异相膜，在与氧化剂的接触过程中，离子交换树脂容易从离子膜中脱落，造成膜的性能下降，因此，需要增加离子交换树脂与高分子材质的交联度，选择链段柔软的高分子物质，而高分子往往为疏水物质，需要对高分子的疏水性进行改性，提高高分子的亲水性，使离子交换树脂与高分子的延展性接近，不容易被氧化剂等物质从链段上“拉扯”下来。

发明内容

本发明的目的在于提出一种Ti基纳米材料改性阳离子交换膜的制备方法，该方法采用常规的聚苯乙烯型离子交换树脂粉末。由于聚偏二氟乙烯(PVDF)具有极好的热稳定性、化学稳定性和优异的机械性能，本发明膜基材质采用聚偏二氟乙烯，并对其进行改性。在保证阳离子交换膜的选择性透过率、含水率的前提下，通过掺入Ti基纳米材料的对膜基材质进行改性处理，提高阳离子交换树脂的抗氧化性，同时还可以降低膜面阻。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种Ti基纳米材料改性的阳离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将聚偏二氟乙烯粉加入到N-N二甲基酰胺中，加热下搅拌均匀，得到高分子溶液；

2)将无机纳米材料和二乙烯基苯加入到高分子溶液中，搅拌均匀，得到高分子混合液；

3)将高分子混合液倾倒于膜具中，进行聚合反应，得到膜基材料；将膜基材料粉碎后，得到膜基材料粉末；