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技术

本发明专利技术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。本发明专利技术提供了制备的阴离子交换膜在电渗析浓缩酸中的应用。本发明专利技术制备工艺简单，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。提高膜的酸稳定性和机械强度。提高膜的酸稳定性和机械强度。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及一种阴离子交换膜的制备方法和在酸浓缩中的应用。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术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。
[0007]本专利技术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。
[0008]本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]第一方面，本专利技术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：
[0010](1)将一定质量聚(偏二氟乙烯
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co
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六氟丙烯)溶解于N,N
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二甲基乙酰胺中，其中每克聚(偏二氟乙烯
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co
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六氟丙烯)需N,N
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二甲基乙酰胺15～20mL，在室温下充分搅拌，得到透明溶液A；
[0011](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；
[0012](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；
[0013](4)按固体C、N
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甲基二烯丙基胺、2,2
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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
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甲基吡咯烷酮中，得到溶液D；
[0014](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。
[0015]作为优选，所述的强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0016]作为优选，所述的强碱醇溶液中的醇为异丙醇。
[0017]作为优选，所述的阴离子交换膜的厚度控制在105～140μm之间。
[0018]本专利技术所述的室温优选温度在20～30℃之间。
[0019]本专利技术首先将聚(偏二氟乙烯
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co
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六氟丙烯)溶于有机溶剂中制成高分子溶液，强碱醇溶液可使聚(偏二氟乙烯
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co
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六氟丙烯)高分子溶液通过消去反应脱除氟化氢，产生具有活性位点的碳碳双键；N
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甲基二烯丙基胺在有引发剂的条件下，与强碱改性后的聚(偏二氟乙烯
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co
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六氟丙烯)中活性位点发生接枝反应，且其在酸性条件下会质子化，有利于离子在膜中的传导，即得到低含水率具有阻酸性能的阴离子交换膜。
[0020]第二方面，本专利技术提供了所述阴离子交换膜在电渗析浓缩酸中的应用。
[0021]本专利技术制备得到的低含水率具有阻酸性能的阴离子交换膜在使用前，需将膜用酸的水溶液浸泡一定时间，比如在稀硫酸溶液中充分浸泡(比如浸泡12小时)。
[0022]本专利技术与现有材料和技术相比具有如下的优点：
[0023]1)利用本专利技术所提出的制备方法制成的阴离子交换膜含水率低，阻酸性能优异，能够有效的降低氢离子的泄露，适用于电渗析浓缩酸。
[0024]2)利用本专利技术所制备的阴离子交换膜，耐酸性能好。经过长时间强酸浸泡，质量损失率低。
[0025]3)本专利技术制备的阴离子交换膜的制备工艺简单，合成步骤简单，易于产业化。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例使用的电渗析酸浓缩装置示意图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将进一步通过实施例对技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0028]通过本专利技术的方法制备的低含水率阴离子交换膜具有较好的酸浓缩性能，通过降低离子交换膜的含水率，阻碍氢离子的泄露过程，提高浓缩酸浓度，且制备方法简单。
[0029]以下涉及的样品如下：聚(偏二氟乙烯
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co
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六氟丙烯)：美国西格玛奥德里奇公司；N,N
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二甲基乙酰胺，99.5％，安耐吉化学；氢氧化钠(粒状)，国药集团化学试剂有限公司；氢
氧化钾，杭州萧山化学试剂厂；异丙醇，99.7％，上海泰坦化学有限公司；N
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甲基二烯丙基胺，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；2,2
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偶氮二异丁腈，98％，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；N
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甲基吡咯烷酮，99.0％，上海泰坦化学有限公司。
[0030]本专利技术实施例所述的室温的温度在25℃左右。
[0031]实施例1
[0032](1)称取20g聚(偏二氟乙烯
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co
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六氟丙烯)于单口烧瓶中，溶解于3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有阻酸功能的阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：(1)将一定质量聚(偏二氟乙烯
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co
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六氟丙烯)溶解于N,N
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二甲基乙酰胺中，其中每克聚(偏二氟乙烯
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co
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六氟丙烯)需N,N
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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
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甲基二烯丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈江南，徐格婷，蒋雅贞，余帅军，王炳辉，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：