【技术实现步骤摘要】
一种均相两性离子交换膜的制备方法
[0001]本专利技术涉及一种均相两性离子交换膜的制备方法。
技术介绍
[0002]目前,阴离子交换膜广泛应用于扩散渗析、电渗析、碱性燃料电池、污水中有用金属的回收等。在实际应用过程中,混合盐体系中的单价阴离子Cl
–
(或单价阳离子Na
+
)向浓室迁移的同时,多价阴离子如SO
42
–
、CO
32
–
等(或多价金属阳离子Mg
2+
、Ca
2+
等)也向浓室迁移,当浓缩室中CaSO4、CaCO3等浓度高于其盐的溶度积后,便形成沉淀并沉积于膜表面,增加了膜面电阻,导致电流效率降低、能耗显著增加,甚至引起烧膜现象。针对这一问题,单价选择性离子膜的选择至关重要。但目前国内绝大部分商业离子膜产品为异相膜,主要是用于初级水处理等对离子纯度要求相对较低的分离领域。发展新型可商业化的高选择性离子膜,既能减少对国外产品的依赖,也可满足国内工业上的实际需求,具有重要的现实意义。
[0003]对于单价选择性阴离子膜,国内外研究者根据孔径筛分效应(水合离子半径差异)、静电排斥效应(离子荷电量的差异)或离子水合能差异(离子Gibbs水合能的差异)的分离机理,采用多种策略进行了相关研究。一种是通过静电沉积引入表面层。表面致密度的提高、相反电荷层的引入或膜厚度的增加,虽然能提升离子交换膜的单价选择性能,但一定程度增加了膜的面电阻。并且在实际应用中,水和NaCl分解等副反应产生的酸/碱往 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种均相两性离子交换膜的制备方法,包括以下步骤:(1)改性4,4
’‑
二氟二苯砜的制备:3,3
’‑
二溴
‑
4,4
’‑
二氟二苯砜与改性化合物经Heck反应制备得到式(III)所示的改性4,4
’‑
二氟二苯砜;所述的改性化合物为乙烯苯磺酸钠、6
‑
庚烯酸钠、烯丙基磺酸钠或3
‑
丁烯酸钠;(2)投料摩尔比为1~1.1:1的4,4
’‑
二氟二苯砜和2,2
‑
二(3
‑
氨基
‑4‑
羟苯基)六氟丙烷在溶剂中缩聚生成齐聚物A;投料摩尔比为1~1.1:1的改性4,4
’‑
二氟二苯砜和式(IV)所示的1,n
‑
二(4
‑
羟苯基)链烷单体单体在溶剂中缩聚生成齐聚物B;将齐聚物A和齐聚物B按一定比例混合,在溶剂中经缩聚得到聚合物C;其中制备齐聚物A所需的4,4
’‑
二氟二苯砜与制备齐聚物B所需的改性4,4
’‑
二氟二苯砜的摩尔比为2~7:3;式(IV)中,n=3
‑
12;(3)利用式(V)所示的1
‑
溴
‑6‑
咪唑盐己烷链对步骤(3)得到的聚合物C进行功能化改性,得到聚合物D;(4)利用溶液浇铸法将聚合物D制膜并将制得的膜转化成酸型,从而得到均相两性离子交换膜。2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)具体按照如下实施:称取一定量的3,3
’‑
二溴
‑
4,4
’‑
二氟二苯砜、改性化合物、醋酸钯、二苯基膦基苯
‑3‑
磺酸钠和碳酸钾于反应容器中,然后加入极性溶剂A将其溶解,氮气保护下,加热至50~150℃,并保持5~15h,而后冷却至室温,后经分离纯化得到式(III)所示的改性4,4
’‑
二氟二苯砜。3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述极性溶剂A为N,N
‑
二甲基乙酰胺、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、三氯甲烷中的至少一种;所述3,3
’‑
二溴
‑
4,4
’‑
二氟二苯砜、改性化合物与碳酸钾的摩尔比为1:2~2.2:2.2~
3;所述二苯基膦基苯
‑3‑
磺酸钠、醋酸钯和3,3
’‑
二溴
‑
4,4
’‑
二氟二苯砜的投料摩尔比为1:1.5~2:30~40。4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)具体按照如下实施:在反应容器A中加入4,4
’‑
二氟二苯砜、2,2
‑
二(3
‑
氨基
‑4‑
羟苯基)六氟丙烷单体、极性...
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