[发明专利]一种耐高温、低电阻、机械性能优良的双极膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温、低电阻、机械性能优良的双极膜的制备方法，步骤为：通过超声分散的方法将导电粒子均匀修饰在熔喷纤维网表面制得高导电性纤维网，将羧基化多壁碳纳米管加入SA溶液中，超声分散均匀，得到改性的阳膜液；将导电纤维网浸于阳膜液中3‑5 min，取出晾干标记为m‑SA膜；将羧基化多壁碳纳米管加入CS溶胶超声分散均匀得到改性的阴膜液；将导电纤维网浸于阴膜液中3‑5 min，取出与m‑SA膜重叠，干燥后得到双极膜m‑SA/CS。本发明利用导电纤维网作为支撑基材制备双极膜，有利于双极膜热稳定性能和机械性能提高，并显著降低膜电阻，可广泛应用于高温环境、水处理、重金属离子回收等领域。

技术领域

本发明属于应用于电化学、废水处理的膜技术领域，具体涉及一种耐高温、低电阻、机械性能优良的双极膜的制备方法。

背景技术

双极膜是一种新型离子交换膜，由阳极膜和阴极膜组成。在直流电场作用下，双极膜中间层的水解离出氢离子和氢氧根离子，并自发向阴极室和阳极室迁移。双极膜技术在优化传统工业和新的工业过程中发挥了独到的作用，为解决生命科学、环境污染、有机酸的分离与制备、海洋化工等领域中的难题提供了技术支持。随着双极膜技术研究的深入，它将在环境可持续发展中发挥越来越重要的作用。但现有的双极膜还存在不耐高温，机械性能差，结构稳定性低，膜电阻高等缺陷，从而限制了双极膜技术的广泛应用。

发明内容

针对双极膜存在的问题，本发明提供了一种双极膜的制备方法，该制备工艺简单，设备要求低，所制备的双极膜具有较好的热稳定性和机械稳定性能，膜电阻较低。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种耐高温、低电阻、机械性能优良的双极膜的制备方法，步骤如下：

（1）导电粒子分散：将导电粒子分散于二甲苯溶剂中超声震荡10-15 min制得不同浓度的溶液A；

（2）导电纤维网的制备：将熔喷纤维网分别置于步骤（1）制得的不同浓度的溶液A中超声震荡1-3 min，取出后经无水乙醇洗涤、自然晾干得到导电纤维网；

（3）阳膜液配置：将海藻酸钠（SA）溶于蒸馏水中配制得到质量分数为3%的海藻酸钠溶液，将多壁碳纳米管加入海藻酸钠溶液中，超声分散均匀，得到改性的阳膜液B；

（4）改性阳膜制备：将步骤（2）得到的导电纤维网浸于步骤（3）制得的阳膜液B中3-5 min，取出放于平整的表面皿里，自然晾干，标记为m-SA膜；

（5）阴膜液配置：将壳聚糖（CS）溶于质量分数为2%的乙酸溶液中得到质量分数为3%的壳聚糖溶胶，将多壁碳纳米管加入壳聚糖溶胶中，超声分散均匀，得到改性的阴膜液C；

（6）双极膜制备：将步骤（2）得到的导电纤维网浸于步骤（5）制得的阴膜液C中3-5min，取出与步骤（4）中的m-SA膜重叠，室温干燥得到改性的双极膜，标记为m-SA/CS。

所述步骤（1）中导电粒子为多壁碳纳米管或石墨烯。

所述步骤（1）中溶液A的浓度为0.025 mg/mL~1 mg/mL。

所述步骤（2）中熔喷纤维网为聚丙烯纤维网或聚氨酯纤维网。

所述步骤（2）中溶液A的温度为75-85℃。

所述步骤（3）中羧基化的多壁碳纳米管的加入量为海藻酸钠质量的0.05%。

所述步骤（5）中羧基化的多壁碳纳米管的加入量为壳聚糖质量的0.05%。

所述步骤（5）中壳聚糖的脱乙酰度为85-95%。