[发明专利]聚乙烯醇阴离子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种聚乙烯醇阴离子交换膜，其由季铵化聚乙烯醇、聚二甲基二烯丙基氯化铵、正硅酸乙酯及交联剂制成，其中季铵化聚乙烯醇与聚二甲基二烯丙基氯化铵的重量比为1：0.1-0.6。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇阴离子交换膜，其特征在于，所述季铵化聚乙烯醇与聚二甲基二烯丙基氯化铵的重量比为1：0.5-0.6，优选1：0.5或1：0.6。

3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯醇阴离子交换膜，其特征在于，所述正硅酸乙酯占季铵化聚乙烯醇与聚二甲基二烯丙基氯化铵总重量的1-15%，优选10%。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚乙烯醇阴离子交换膜，其特征在于，所述交联剂占季铵化聚乙烯醇与聚二甲基二烯丙基氯化铵总重量的3-7%，优选3%；

优选地，所述交联剂为醛类、酸类或二异氰酸酯类交联剂，优选醛类交联剂，更优选戊二醛。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚乙烯醇阴离子交换膜，其特征在于，所述季铵化聚乙烯醇通过聚乙烯醇与醚化剂反应得到；所述醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或环氧丙基三甲基氯化铵。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚乙烯醇阴离子交换膜，其特征在于，所述聚乙烯醇阴离子交换膜用于除铬；

优选地，所述聚乙烯醇阴离子交换膜用于去除pH值为0-6，优选pH值为2-4的溶液中的铬。

7.根据权利要求6所述的聚乙烯醇阴离子交换膜，其特征在于，所述聚乙烯醇阴离子交换膜经碱液，优选NaOH溶液浸泡后，可重新用于吸附铬。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的聚乙烯醇阴离子交换膜的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤a：分别配制季铵化聚乙烯醇水溶液及聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液，将季铵化聚乙烯醇水溶液与聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液混合，得到初混液；

步骤b：调节初混液的pH值为2-4，在25-35℃下加入正硅酸乙酯，得到溶胶-凝胶混合液，然后将溶胶-凝胶混合液在模具上流延，干燥后得到聚乙烯醇阴离子交换膜；

步骤c：将步骤b中得到的聚乙烯醇阴离子交换膜置于交联剂中，调节pH值为4-7，20-70℃下恒温交联1-15h，然后进行碱化、浸泡得到聚乙烯醇阴离子交换膜。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，分别配制5-15wt%的季铵化聚乙烯醇水溶液及5-15wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液，优选配制10wt%的季铵化聚乙烯醇水溶液及8wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液，将季铵化聚乙烯醇水溶液与聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液混合，得到初混液；

优选地，所述步骤a中，将季铵化聚乙烯醇加入到去离子水中，搅拌溶胀后逐渐升温至80℃，充分溶解后得到季铵化聚乙烯醇水溶液；将聚二甲基二烯丙基氯化铵加入到去离子水中，常温磁力搅拌，得到聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液；

优选地，所述步骤b中，向初混液中滴加0.1mol/L的盐酸溶液，调节初混液的pH值为3，在30℃下逐滴加入正硅酸乙酯，恒温磁力搅拌1h，然后超声脱泡2h，得到溶胶-凝胶混合液，然后将溶胶-凝胶混合液在模具上流延，干燥后得到聚乙烯醇阴离子交换膜；

优选地，所述步骤c中，将步骤b中得到的聚乙烯醇阴离子交换膜置于含5wt%戊二醛的丙酮溶液中，调节pH值为5，30℃下恒温交联1-6h，优选5h，洗涤，然后置于1mol/L的NaOH水溶液中碱化，碱化时间12-24h，优选碱化时间为18h，随后置于去离子水中浸泡，浸泡时间12-24h，优选浸泡时间为18h，得到聚乙烯醇阴离子交换膜。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a的中的季铵化聚乙烯醇采用如下方法配制：

步骤a1：配制聚乙烯醇水溶液，加入碱进行碱化，然后加入醚化剂的水溶液，得到黄色的液态混合物；

步骤a2：将黄色的液态混合物缓慢倒入无水乙醇中，析出白色固体，将白色固体进行浸泡、洗涤、干燥，得到季氨化聚乙烯醇；

优选地，季铵化聚乙烯醇采用如下方法配制：

步骤a1：将聚乙烯醇置于容器中，加入去离子水，搅拌溶胀后逐步升温至80-95℃，优选90℃，充分溶解得到粘流态的聚乙烯醇水溶液，随后在搅拌下，逐步降温至55-70℃，优选65℃，加入KOH水溶液进行碱化，优选使KOH和聚乙烯醇醇羟基的摩尔比为1.4︰1，然后缓慢滴加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的水溶液，优选加入的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与聚乙烯醇醇羟基的摩尔比为1︰1，并搅拌，其中搅拌时间2-5h，优选搅拌时间为4h，得到黄色的液态混合物；

步骤a2：将黄色的液态混合物倒入无水乙醇中，析出白色固体，将白色固体用体积比为8：2-9：1，优选8：2的无水乙醇和水的混合溶剂洗涤至中性，并隔夜浸泡，隔天将白色固体继续洗涤至中性，并用体积比为8：2-9：1，优选8：2的无水乙醇和水的混合溶液，在80-90℃，优选85℃下进行索氏抽提，抽提时间4-8h，优选抽提时间为5h，将抽提得到的产物置于60℃真空烘箱中干燥，干燥时间为8-10h，优选干燥时间为9h，得到季铵化聚乙烯醇。