[发明专利]一种耐污染均相离子交换膜及其成型工艺

说明书

 

技术领域：

本发明涉及一种分离技术，更具体地说涉及一种耐污染均相离子交换膜及其成型工艺。

背景技术：

离子交换膜作为现代分离膜的一种，在水处理，化学工程，新能源等领域有着广泛的应用前景。 在水处理脱盐的某些特定领域，离子交换膜相对于RO膜有着更大的优势，是其他分离膜无法替代的， 例如，小型海水淡化设备，含盐污水的部分脱盐，离子交换树脂填充电渗析（EDI)制备高纯水等；在化学工程领域，离子交换膜的应用可以大大优化传统的化学流程，降低生产成本，实现清洁生产，例如氨基酸的生产，葡萄糖的生产，乳清蛋白的脱盐等；在新能源行业。离子交换膜作为质子膜是生物燃料电池，燃料电池等关键材料。

目前主流的制造均相阴离子交换膜的技术主要是将苯环类的聚合物进行氯甲基化和胺化来得到的，例如日本阿斯通公司的AM系列阴离子交换膜和中国专利CN102068919A公开的含浸法制造阴离子交换膜的技术中都是通过苯乙烯类共聚物中的苯环的氯甲基化和季胺化得到的。 这些阴离子交换膜的官能团都是连接在苯环基团上的。该方法制造出的离子交换膜中由于含有不饱和的苯环结构，在电渗析过程中，其非常容易和待处理的流体中的活泼性物质发生反应，导致膜的污染和性能劣化的不可恢复。在废水处理领域该类污染表现得更为明显。 

英国专利1401997采用部分磺化阴离子交换膜的方式来减轻膜的污染，然而该技术的流程非常复杂，生产成本比较高。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术不足之处而提供一种耐污染均相离子交换膜。该离子交换膜的配方中不含苯环基团。

本发明的另一个目的是提供制作该膜的成型工艺。该工艺确保离子交换膜的生产容易，成本低。

本发明的目的是通过以下措施来实现：一种耐污染均相离子交换膜，其特征在于，它由增强纤维布和复合在增强纤维布上的水不溶聚合电解质层构成，其中：

所述水不溶聚合电解质层由含不饱和双键的三种类型的总单体，辅助物质共聚而成：

按总单体的摩尔数百分比计，总单体由下述组分组成：

A. 含阴离子交换功能团或能够转换成

阴离子交换功能官能团的基团的单体        30-70%

B. 疏水性单体或含多乙烯基官能团单体        5%-50%

C. 亲水性单体                              5-20%

辅助物质与总单体的质量百分比为：

引发剂                                     0.01%-5%

所述增强纤维布为编织布或无纺布，所述布的厚度为0.05-0.5毫米、布的空隙率要求大于30%，小于80%。 过小的空隙率会导致树脂含量低，过高的空隙率，很难满足最终膜的强度。

所述含阴离子交换功能团或能够转换成阴离子交换功能官能团的基团的单体在下列中任选：乙烯基吡啶， N.N二甲基丙烯酸乙酯，N.N二乙基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，乙烯基吡啶季胺盐，N.N二甲基丙烯酸乙酯季胺盐。

所述疏水性单体或含多乙烯基官能团单体在下列中任选：甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸十八酯，甲基丙烯酸六氟丁酯，乙二醇二丙烯酸乙酯，丙三醇三丙烯酸乙酯，乙二醇二乙烯基醚。

所述亲水性单体含有羟基、乙烯醚基、酰胺基亲水性官能团，在下列中任选：丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸聚乙二醇(300)酯，丙烯酰胺。

所述引发剂为过氧化物类或偶氨类，过氧化物类在下列中任选：BPO、叔丁基过氧化氢，偶氨类在下列中任选：偶氮二异丁氰，偶氮二异戊氰。

所述辅助物质可选用聚醋酸乙烯酯，其量为总单体质量的≤1%。

所述辅助物质可选用丙烯酸乙酯，其量为总单体质量的≤1%。

一种耐污染均相离子交换膜的成型工艺，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、选择槽形耐腐蚀不粘的模具，底部为平整矩形，底部侧面设有一排出口， 槽具内腔能容纳放置多张增强纤维布和不粘隔膜；

步骤二、先在槽形模具底部铺上一层矩形不粘隔膜膜， 然后在不粘隔膜上再铺一层相权应的纤维增强布，纤维增强布的各边和不粘隔膜对齐；

步骤三、将配置的水不溶聚合电解质液浇到纤维增强布上，并充分浸渍纤维增强布，多余的料液从模具底部侧面的排出口流出；

步骤四、在完全浸渍后的纤维增强布上放置一张不粘隔膜、然后再放入下一张纤维增强布，再重复步骤三；