[发明专利]一种有机磷酸改性TiO2

说明书

本发明涉及一种有机磷酸改性TiO₂/PVC共混阳离子交换膜的制备方法，以PVC为膜的基质材料，和阳离子交换树脂以及有机磷酸改性的纳米TiO₂共混配置铸膜液，经超声脱泡、刮制成膜和真空干燥制得所述阳离子交换膜。该阳离子交换膜的制备方法中，有机磷酸改性TiO₂易制得，且制膜工艺简单。所制得的阳离子交换膜的固定电荷浓度、离子选择性和机械性能等有了显著地提高，膜面电阻大大降低，并且与未改性膜相比，复合膜在ED过程淡化模拟苦咸水的应用中，表现出低能耗，高电流效率的特点。

技术领域

本发明涉及膜科学领域，具体涉及一种有机磷酸改性TiO₂/PVC共混阳离子交换膜的制备方法及在电渗析中的应用。

背景技术

阳离子交换膜就其本质而言是一种膜状的阳离子交换树脂，它包括三个基本组成部分，即高分子骨架、带负电的固定基团及基团上的可移动离子。通常将膜状的高分子骨架称为基膜，基膜赋予离子膜在应用过程中良好的物理稳定性，而具有离子交换功能的活动基团赋予离子膜具有不同的化学功能，如选择透过性、导电性等功能。

电渗析是利用离子交换膜对阴、阳离子的选择透过性能，在两端直流电场的作用下，使料液中的阴、阳离子发生定向移动，从而达到电解质溶液的分离、提纯和浓缩等目的因此，离子交换膜是电渗析过程的主要核心部件。

采用电渗析法进行海水和苦咸水脱盐是一种有效的解决方法，但受限于现有的阳离子交换膜应用于电渗析时存在能耗较高、电流效率低等问题。

发明内容

本发明意的目的在于提供一种能耗低且电流效率高的阳离子交换膜的制备方法及其淡化苦咸水的应用。

本发明所述阳离子交换膜的制备方法，以PVC为膜的基质材料，和阳离子交换树脂以及有机磷酸改性的纳米TiO₂共混配置铸膜液，经超声脱泡、刮制成膜、真空干燥和脱膜制得所述阳离子交换膜。

优选的，铸膜液配方中各组分质量百分数为：溶剂84.85～83.80％，PVC 10.5％，阳离子交换树脂4.5％，有机磷酸改性TiO₂0.15～1.2％。

优选的，所述有机磷酸改性二氧化钛的制备方法如下：采用氨基三亚甲基膦酸改性纳米TiO₂，首先将50wt％的氨基三亚甲基膦酸水溶液稀释至25wt％，将TiO₂置于25wt％的氨基三亚甲基膦酸水溶液中，室温下置于磁力搅拌器中剧烈搅拌，随后离心分离，洗涤呈中性，最后真空干燥得到所述有机磷酸改性的 TiO₂。

优选的，所述真空干燥是将离子交换膜置于60℃真空干燥箱中干燥24h。

优选的，所述脱膜是将膜从烘箱中取出，空气中冷却至室温。将冷却的膜放入去离子水中12h，膜从光滑平板自动剥落，即得到所述阳离子交换膜。

优选的，所述阳离子交换膜经真空干燥冷却至室温后，再将所述阳离子交换膜进行前处理，置于NaCl溶液中浸泡，将阳离子交换膜由H⁺型转化为Na⁺型。

优选的，所述在NaCl溶液的浓度为1mol/L，浸泡时间为12h。

上述方法制备得到的有机磷酸改性TiO₂/PVC共混阳离子交换膜。

优选的，所述阳离子交换膜用于苦咸水或海水淡化。

当本发明的阳离子交换膜用于电渗析淡化模拟苦咸水时，采用以下工艺：