【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种阴离子交换膜，特别是涉及一种超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜及其制备方法和应用，该超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜用于盐水电渗析脱盐；属于电渗析脱盐。
技术介绍
1、在电渗析(ed)过程中需要离子交换膜(iem)在电驱动作用下将离子化合物混合溶液中的不同性质的组分从一个隔室(稀释隔室)选择性的移动到另一个隔室(浓缩隔室)。这就要求iem必须具有令人满意的机械性能、化学稳定性和尺寸稳定性来满足长时间使用，并且还需要具有高离子渗透选择性(p)和低的面电阻(rm)，以保证高电渗析电流效率(η)和低能耗(ec)。现有的nafion等阳离子交换膜(cem)基本可以满足上述的要求，但电渗析使用的阴离子交换膜(aems)性能尚需进一步提升。由于阳离子交换膜应用的局限性，开发兼具高离子渗透选择性、传导性和机械性能的aems对ed技术的升级发展至关重要。
2、为了找到同时满足具有高渗析电流效率，低能耗和高机械性能的ed的理想aems，研究人员开发了多种聚合物骨架和阳离子结构基团，聚合物骨架主要有聚砜、聚醚酮、聚苯醚和脂肪类聚合物等，而阳离子结构基团有季铵离子基团、季鏻离子基团、吡啶鎓离子基团和咪唑鎓离子基团等。最近，wei等人(b.wei,j.pan,j.feng,c.chen,s.liao,y.yu,x.li,highly conductive and permselective anion exchange membranes forelectrodialysis desalination wit
3、为了进一步改善aems的物理和电化学性能，在过去的几年中研究人员使用了化学交联(g.peng,c.zhu,j.liao,x.gao,l.hao,a.sotto,j.shen,a two-step strategy forthe preparation of anion-exchange membranes based on poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene)for electrodialysis desalination,polymer,218(2021)123508.)，无机纳米颗粒掺杂(j.g.hong,y.chen,nanocomposite reverseelectrodialysis(red)ion-exchange membranes for salinity gradient powergeneration,journal of membrane science,460(2014)139-147.)，有机聚合物共混(y.li,a.c.jackson,f.l.beyer,d.m.knauss,poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)blended with poly(vinylbenzyl chloride)-b-polystyrene for the formation ofanion exchange membranes,macromolecules,47(2014)6757-6767.)，离聚物微孔膜填充(b.wang,j.yan,h.wang,r.li,r.fu,c.jiang,v.nikonenko,n.pismenskaya,y.wang,t.xu,ionic liquid-based pore-filling anion-exchange membranes enable fast large-sized metallic anion migration in electrodialysis,journal of membranescience,670(2023)121348.)等多种手段来设计制备aems，最近，ren等人(y.ren,a.zhang,l.li,l.ma,q.jin,m.yuan,g.he,f.zhang,hydrogen bonding promoted electrodialysisperformance of a novel blend anion exchange membrane,separation andpurification technology,305(2023)122419.)开发了壳聚糖(cs)氢键增强共混阴离子交换膜hqpsf-cs-3％，其面电阻(rm)和p分别为2.41ωcm2和96.86％，拉伸强度为11.0mpa，hqpsf-cs-3％还展现出较好的ed性能，j为77.8mg cm-2s-1，ec和η分别为4.23kwh kg-1nacl和93.30％。szekelys的研究报告指出，掺杂了有机改性氧化石墨烯的聚苯并咪唑基aems提高了离子选择透过性。m2-1的离子选择透过性最高，p达到98％，拉伸强度为43mpa，其η为100％，ec为10.1kwh kg-1nacl(l.cseri,j.baugh,a.alabi,a.alhajaj,l.zou,r.a.w.dryfe,p.m.budd,g.szekely,graphene oxide–polybenzimidazoliumnanocomposite anion exchange membranes for electrodialysis,journal ofmaterials chemistry a,6(2018)24728-24739.)。最近，bruggen等人(f.deboli,b.vander bruggen,m.l.donten,a versatile chemistry platform for the fabrication ofcost-effective hierarchical cation and anion exchange membranes,desalination,535(2022)115794.)通过多孔pvc-sio2基材吸附丙烯酸离聚物，并用紫外线交联来制离子交换膜，开发的haem离子选择透过性p最佳可达94％，膜厚为420μm，对应的面电阻rm为6.44ωcm2，ed电流效率η达到93.3％，最终脱盐率为56％。
4、上述现有技术化学交联方法虽然增强膜的机械性能，但是增加了制膜工艺的控制难度，且由于没有改变aems的本征离聚物结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜，其特征在于，由离聚物溶液与乙醇混合均匀后涂附在超薄微孔聚乙烯膜上，脱除挥发份后得到干膜，将干膜于蒸馏水中充分浸泡后得到；所述的离聚物为QPPO-TMEDA-C18、QPPO-DABCO-C18或QPPO-C18；其结构式分别如下：
2.根据权利要求1所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜，其特征在于，所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的厚度为20～50μm、吸水率为5.44％～10.90％、溶胀率为1.38％～1.61％、离子选择透过性为93.68％～97.32％、面电阻为1.33Ωcm 2～2.23Ωcm2、拉伸强度为46.33MPa～62.19MPa、断裂伸长率为119.05％～141.33％。
3.权利要求1或2所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的清洗是将超薄微孔聚乙烯膜要完全浸没在乙醇超声清洗2-5次。
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6.根据权利要求3所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，溴化聚2,6-二甲基苯醚的溴甲基与N-(2-(二甲基氨基乙基)-N,N,N–二甲基十八烷基溴化铵、1-十八烷基-1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1-鎓或N,N–二甲基十八烷基胺的摩尔比为1：1，反应混合物溶液中的化聚2,6-二甲基苯醚的溴甲基与N-(2-(二甲基氨基乙基)-N,N,N–二甲基十八烷基溴化铵、1-十八烷基-1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1-鎓或N,N–二甲基十八烷基胺的浓度为20-30wt％；搅拌的转速为100rpm～200rpm。
7.根据权利要求3所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，离聚物溶液与乙醇混合物中乙醇添加量为5～25wt％。
8.根据权利要求3所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，每平方厘米超薄微孔聚乙烯膜涂附离聚物溶液质量为0.027g-0.034g，所述的挥发份脱除是通过40℃～60℃加热48h～72h实现。
9.根据权利要求1或2所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜在盐水电渗析脱盐中的应用。
10.根据权利要求9所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜在盐水电渗析脱盐中的应用；其特征在于，所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜在盐水电渗析脱盐的电流效率为91.34％～95.29％，通量为83.08mg m-2s-1～86.66mg m-2s-1，能耗为1.50kWh kg-1NaCl～2.20kWh kg-1NaCl。
...【技术特征摘要】
1.超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜，其特征在于，由离聚物溶液与乙醇混合均匀后涂附在超薄微孔聚乙烯膜上，脱除挥发份后得到干膜，将干膜于蒸馏水中充分浸泡后得到；所述的离聚物为qppo-tmeda-c18、qppo-dabco-c18或qppo-c18；其结构式分别如下：
2.根据权利要求1所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜，其特征在于，所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的厚度为20～50μm、吸水率为5.44％～10.90％、溶胀率为1.38％～1.61％、离子选择透过性为93.68％～97.32％、面电阻为1.33ωcm 2～2.23ωcm2、拉伸强度为46.33mpa～62.19mpa、断裂伸长率为119.05％～141.33％。
3.权利要求1或2所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的清洗是将超薄微孔聚乙烯膜要完全浸没在乙醇超声清洗2-5次。
5.根据权利要求3所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的溴化聚2,6-二甲基苯醚的溴甲基化度为0.4～0.6。
6.根据权利要求3所述的超薄微孔聚乙烯增强高性能复合阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，溴化聚2,6-二甲基苯醚的溴甲基与n-(...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秀华，游栋宇，余以刚，冯子豪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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