[发明专利]一种低含水率且具有阻酸功能的阴离子交换膜的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低含水率且具有阻酸功能的阴离子交换膜的制备方法和应用。本发明提供了制备的阴离子交换膜在电渗析浓缩酸中的应用。本发明制备工艺简单，通过使阴离子交换膜具有更低的含水率以实现良好的阻酸性能，并提高膜的酸稳定性和机械强度。

技术领域

本发明涉及一种阴离子交换膜的制备方法和在酸浓缩中的应用。

背景技术

工业生产生活中，经常会产生大量的酸性废水，比如在冶金行业中，需要大量的酸来冲洗；在硝化棉生产过程中，同样会产生大量的含酸废液，当前最常规的酸性废水处理办法是用石灰中和后排放，这种方法不仅造成了资源的严重浪费，同时也会造成环境的二次污染。如果采用电渗析技术将废酸进行回收并浓缩，将最大限度的节约资源，并且整个过程对环境友好，符合可持续发展的要求。

电渗析技术是在直流电场的作用下以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓缩、精制、纯化的目的。由于其操作简便、运行可靠、效率高、占地面积小等优点，适合规模不等的工业水处理工程，如海水淡化、放射性废液处理、酸碱制备、酸回收等。

目前，对作为“电渗析的心脏”的离子交换膜的研究越来越受到人们的关注，根据高分子链上所带可解离的活性荷电基团的不同，分为带负电使阳离子通过的阳离子交换膜和带正电使阴离子通过的阴离子交换膜。浓缩酸用阴离子交换膜因其在废酸液回收处理领域具有处理效率高、资源节约环境友好等突出优点备受关注。而浓缩酸用阴离子交换膜的研究目前仍处于起步阶段，在要求阴离子交换膜在浓度梯度的作用下有更好的阻酸性能的同时具有优异的机械性能十分困难。为了得到优异的浓缩酸性能，前人已经做出了很多努力，但仍存在浓缩效果差、膜耐酸性能差以及影响氢离子泄漏的因素不明确等问题。

综上所述，为了解决传统的阴离子交换膜因含水率较高导致阻酸性能差，无法提高回收酸浓度的问题，设计开发一种低含水率并具有良好的阻酸性能的阴离子交换膜，以达到更高的酸回收效率。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种低含水率且具有良好阻酸性能的阴离子交换膜的制备方法，该制备工艺简单，通过使阴离子交换膜具有更低的含水率以实现良好的阻酸性能，并提高膜的酸稳定性和机械强度。

本发明要解决的第二个问题是提供所述阴离子交换膜在酸浓缩中的应用。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种具有阻酸功能的阴离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一定质量聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)溶解于N,N-二甲基乙酰胺中，其中每克聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)需N,N-二甲基乙酰胺15～20mL，在室温下充分搅拌，得到透明溶液A；

(2)量取一定体积的0.035～0.15mol/L的强碱醇溶液缓慢加入到步骤(1)得到的溶液A中，其中溶液A与0.035～0.15mol/L的强碱醇溶液的体积比为10:1～20:1，同时在室温下磁力搅拌1～2h，得到溶液B；

(3)将溶液B缓慢倒入过量的去离子水中，得到纤维状固体，再用去离子水将所述固体洗涤至中性，在60～80℃下真空干燥24～48h，得到固体C；

(4)按固体C、N-甲基二烯丙基胺、2,2-偶氮二异丁腈的质量比为1:0.2～0.5:0.01～0.02取样，溶于一定量的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液D；

(5)将溶液D在氮气气氛中加热至60～90℃，反应8～12h后，将所得溶液铺于干净玻璃板上，于60～90℃真空干燥12～24h，即得到具有阻酸性能的阴离子交换膜。

作为优选，所述的强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

作为优选，所述的强碱醇溶液中的醇为异丙醇。