一种阴制造技术

本发明专利技术涉及膜制备技术领域，公开了一种阴

【技术实现步骤摘要】
一种阴/阳离子交换层主链相同的双极膜的制备方法


[0001]本专利技术属于膜制备
，尤其是涉及一种阴
/
阳离子交换层主链相同的双极膜的制备方法
。

技术介绍

[0002]双极膜是一种新型的离子交换膜，由阴离子交换层
(AEL)、
阳离子交换层
(CEL)
和中间界面层
(IL)
三部分组成
。
在直流电场作用下，水分子在中间界面层分解为
H
+
和
OH
–
，然后
H
+
穿过阳离子交换层向负极移动，而
OH
—
穿过阴离子交换层向正极移动，最终在阳离子交换层处得到
OH
—
，阴离子交换层处得到
H
+。
与传统水解离不同，双极膜水解离在电渗析过程中生成酸和碱而不产生副产物氢气及氧气，显著降低能耗，极大地拓展了该工艺在新工业应用中的潜力
。
[0003]双极膜技术及其应用在优化现有的工业过程和创造新的工业工程中发挥了独到的作用，为解决环境
、
化工
、
生物
、
海洋化工等领域的难题提供了技术支持
。
近年来，围绕双极膜的研究所展开一系列研发技术逐渐成为膜领域中一个备受关注的分支，如双极膜电渗析技术，可应用于酸碱制造
、
海水淡化
、
工业废水处理等多种领域中
>。
因其过程能耗低
、
资源回收率高
、
初始费用低等优点实现了对传统工业技术的革新，将在环境可持续发展中发挥越来越重要的作用
。
[0004]然而，现有的双极膜存在阴
、
阳膜层之间稳定性和相容性差
、
易脱落，机械性能差，膜电阻高等缺陷，从而限制了双极膜技术的广泛应用
。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种阴
/
阳离子交换层主链相同的双极膜的制备方法，采用如下技术方案：
[0006]一种阴
/
阳离子交换层主链相同的双极膜的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)
称取一定量的
N
‑
甲基咪唑
、1,3
‑
二溴丙烷分别与一定量的丙酮混合，氮气保护下，将前者逐滴加入后者，
20
～
60℃
条件下，搅拌
12
～
48h
，降至室温后，用乙酸乙酯和无水乙醚交替洗涤数次，洗涤后溶液经旋蒸得到淡黄色粘稠溶液，即为
Br
‑
3C
‑
IM
咪唑盐，其化学结构如式
(Ⅰ)
所示；
[0008][0009](2)
称取一定量的
4,4
’‑
二氟二苯砜单体
、2,2
’‑
双
(3
‑
氨基4‑
羟基苯基
)
六氟丙烷和六氟双酚
A
单体，在高沸点极性非质子溶剂中溶解，以碳酸钾为成盐剂，甲苯为带水剂在氮气保护下于
100
～
180℃
反应3～
24h
，反应结束后经分离，干燥得到主链含氨基聚芳醚砜无规共聚物，分子量为
30000
～
60000
，式
(Ⅱ)
中
x
和
y
分别代表两个链结所占的摩尔百分比
为
x
％和
y
％，
x+y
＝
100
；其中
x
＝1～
100
，
y
＝1～
100
；其中
2,2
’‑
双
(3
‑
氨基4‑
羟基苯基
)
六氟丙烷，六氟双酚
A
单体的投料摩尔比为0～
80
％
:100
～
20
％，其化学结构如式
(Ⅱ)
所示；
[0010][0011](3)
称取一定量步骤
(1)
中得到的
Br
‑
3C
‑
IM
咪唑盐和步骤
(2)
中得到的含氨基聚芳醚砜，分别溶于
DMF
中，氮气保护下，将前者逐滴加入后者，
20
～
90℃
条件下，搅拌
12
～
24h
，降至室温后，于异丙醇中沉淀，并经洗涤和真空干燥得到咪唑功能化聚芳醚砜，其化学结构如式
(Ⅲ)
所示；
[0012][0013](4)
称取一定量
1,3
‑
丙磺酸内酯和步骤
(2)
中得到含氨基聚芳醚砜，分别溶于
DMF
中，氮气保护下，将前者逐滴加入后者，
80℃
条件下，搅拌
24h
，降至室温后，于异丙醇中沉淀，并经洗涤和真空干燥得到磺化聚芳醚砜，其化学结构如式
(Ⅳ)
所示；
[0014][0015](5)
称取一定量的对苯二甲酸和
Cr(NO3)
·
9H2O
置于装有聚四氟乙烯容器的高压釜中，加入一定量
5M HF
水溶液，在烘箱中加热进行水热反应，反应后溶液经数次超声与洗涤后得到绿色固体，将绿色固体于
70℃
真空干燥箱中干燥
7h
得到
MIL
‑
101(Cr)
，其化学结构如式
(
Ⅴ
)
所示；
[0016][0017](6)
称取一定量
ClSO3H、
步骤
(5)
中得到的
MIL
‑
101(Cr)
分别与一定量的
CH2Cl2混合，将前者逐滴加入后者，搅拌数小时，反应后溶液经数次超声
、
洗涤
、
干燥后得到
MIL
‑
101(Cr)
‑
SO3H
，其化学结构如式
(
Ⅵ
)
所示；
[0018][0019](7)
称取一定量的2‑
氨基对苯二甲酸和
Cr(NO3)
·
9H2O
置于装有聚四氟乙烯容器的高压釜中，加入一定量的
NaOH
水溶液，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种阴
/
阳离子交换层主链相同的双极膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)
称取一定量的
N
‑
甲基咪唑
、1,3
‑
二溴丙烷分别与一定量的丙酮混合，氮气保护下，将前者逐滴加入后者，
20
～
60℃
条件下，搅拌
12
～
48h
，降至室温后，用乙酸乙酯和无水乙醚交替洗涤数次，洗涤后溶液经旋蒸得到淡黄色粘稠溶液，即为
Br
‑
3C
‑
IM
咪唑盐，其化学结构如式
(Ⅰ)
所示；
(2)
称取一定量的
4,4
’‑
二氟二苯砜单体
、2,2
’‑
双
(3
‑
氨基4‑
羟基苯基
)
六氟丙烷和六氟双酚
A
单体，在高沸点极性非质子溶剂中溶解，以碳酸钾为成盐剂，甲苯为带水剂在氮气保护下于
100
～
180℃
反应3～
24h
，反应结束后经分离，干燥得到主链含氨基聚芳醚砜无规共聚物，分子量为
30000
～
60000
，式
(Ⅱ)
中
x
和
y
分别代表两个链结所占的摩尔百分比为
x
％和
y
％，
x+y
＝
100
；其中
x
＝1～
100
，
y
＝1～
100
；其中
2,2
’‑
双
(3
‑
氨基4‑
羟基苯基
)
六氟丙烷，六氟双酚
A
单体的投料摩尔比为0～
80
％
:100
～
20
％，其化学结构如式
(Ⅱ)
所示；
(3)
称取一定量步骤
(1)
中得到的
Br
‑
3C
‑
IM
咪唑盐和步骤
(2)
中得到的含氨基聚芳醚砜，分别溶于
DMF
中，氮气保护下，将前者逐滴加入后者，
20
～
90℃
条件下，搅拌
12
～
24h
，降至室温后，于异丙醇中沉淀，并经洗涤和真空干燥得到咪唑功能化聚芳醚砜，其化学结构如式
(Ⅲ)
所示；所示；
(4)
称取一定量
1,3
‑
丙磺酸内酯和步骤
(2)
中得到含氨基聚芳醚砜，分别溶于
DMF
中，氮气保护下，将前者逐滴加入后者，
80℃
条件下，搅拌
24h
，降至室温后，于异丙醇中沉淀，并经洗涤和真空干燥得到磺化聚芳醚砜，其化学结构如式
(Ⅳ)
所示；
(5)
称取一定量的对苯二甲酸和
Cr(NO3)
·
9H2O
置于装有聚四氟乙烯容器的高压釜中，加入一定量
5M HF
水溶液，在烘箱中加热进行水热反应，反应后溶液经数次超声与洗涤后得到绿色固体，将绿色固体于
70℃
真空干燥箱中干燥
7h
得到
MIL
‑
101(Cr)
，其化学结构如式
(
Ⅴ
)
所示；
(6)
称取一定量
ClSO3H、
步骤
(5)
中得到的
MIL
‑
101(Cr)
分别与一定量的
CH2Cl2混合，将前者逐滴加入后者，搅拌数小时，反应后溶液经数次超声
、
洗涤
、
干燥后得到
MIL
‑
101(Cr)
‑
SO3H
，其化学结构如式
(
Ⅵ
)
所示；所示；
(7)
称取一定量的2‑
氨基对苯二甲酸和
Cr(NO3)
·
9H2O
置于装有聚四氟乙烯容器的高压釜中，加入一定量的
NaOH
水溶液，在
150℃
的烘箱中加热
8h
，反应后溶液经数次超声与洗涤后得到绿色固体，将绿色固体于真空干燥箱中干燥数小时得到
MIL
‑
101(Cr)
‑
NH2，其化学结构如式
(
Ⅶ
)
所示；
(8)
称取一定量
1,3
‑
丙磺酸内酯
、

【专利技术属性】
技术研发人员：廖俊斌，徐艺帆，张琦舜，沈江南，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：