[发明专利]高性能的阴离子交换膜及其制造方法

说明书

阴离子交换膜可以包括聚合物微孔基材和基材上的交联的阴离子交换聚合物层。阴离子交换膜可以具有小于约1.5欧姆‑cm²的电阻率和至少约95％的表观选择渗透性。可以通过独特的两步工艺生产阴离子交换膜。

技术领域

各个方面通常涉及阴离子交换膜，并且更特别地涉及具有增强的电化学性质的阴离子交换膜。

概述

根据一个或更多个方面，制造阴离子交换膜的方法可以包括：将叔胺单体与季铵化试剂混合以产生官能单体；将交联剂和溶剂与官能单体混合以形成单体溶液；和将单体溶液浇铸在聚合物微孔基材上以形成阴离子交换膜。

根据一个或更多个方面，阴离子交换膜可以包括聚合物微孔基材和基材上的交联的阴离子交换聚合物层，膜具有小于约1.5欧姆-cm²的电阻率和至少约95％的表观选择渗透性。

根据一个或更多个方面，电化学分离装置可以包括：至少一个阴离子交换膜，其具有小于约1.5欧姆-cm²的电阻率和至少约95％的表观选择渗透性。

下文详细讨论还其他方面、实施方案、和这些示例性方面和实施方案的优点。本文公开的实施方案可以以与本文公开的原则中的至少一个一致的任何方式与其他实施方案组合，并且提到的“实施方案”、“某些实施方案”、“可选择的实施方案”、“多个实施方案”、“一个实施方案”或类似物不一定是互相排斥的且被意图指示：在至少一个实施方案中可以包含描述的特定的特征、结构、或特性。在本文中这样的术语的出现不一定全部指的是相同的实施方案。

附图简述

参考不被意图按比例绘制的附图，下文讨论至少一个实施方案的多个方面。附图被包括以提供多个方面和实施方案的例证和另外的理解，且被包括在本说明书中并且组成本说明书的一部分，但不被意图作为本发明的限制的定义。在附图、详细描述或任何权利要求中的技术特征后面是参考符号的情况下，参考符号被包括用于增加附图和描述的可理解性的唯一目的。在附图中，由相同的数字代表在多个附图中例证的每个相同的或几乎相同的部件。为了清楚的目的，可以不在每个图中标记每个部件。在附图中：

图1呈现根据一个或更多个伴随的实施例使用的电化学测试单元的示意图。

图2呈现图1的电化学测试单元的电极的示意图。

详细描述

使用电场来净化流体的装置通常用于处理含有溶解的离子物质的水和其他液体。以这种方式处理水的两种类型的装置是电去离子装置和电渗析装置。通过离子交换膜分开的浓缩隔室和稀释隔室在这些装置内。电渗析装置通常包含交替的电活性的半渗透性阴离子和阳离子交换膜。介于膜之间的空间被配置成产生具有进口和出口的液体流动隔室。经由电极施加的应用电场引起被吸引至其相应的对电极的溶解的离子迁移通过阴离子和阳离子交换膜。这通常导致稀释隔室中的液体耗尽离子并且浓缩隔室中的液体富集被转移的离子。

电去离子(EDI)是使用电活性介质和电势从水中除去或至少减少一种或更多种电离的或可电离的物质以影响离子传输的工艺。电活性介质通常用于交替地收集和排放离子的和/或可电离的物质，并且在某些情况下，用于促进可以连续地通过离子或电子替代机制的离子传输。EDI装置可以包括具有永久或临时的电荷的电化学活性介质，并且可以分批、间歇地、连续地、和/或甚至以反极性模式操作。可以操作EDI装置以促进被特别设计成实现或增强性能的一个或更多个电化学反应。此外，这样的电化学装置可以包括电活性膜，比如半渗透性或选择性渗透性离子交换膜或双极性膜。