[发明专利]一种钾离子交换膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种钾离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：将石墨烯和分散剂加入到溶剂中，得到石墨烯分散液；将侧链含酰胺结构的液态的基础聚合物与缬氨霉素混合，在25~50℃下进行反应得到接枝聚合物；将制得的接枝聚合物加入石墨烯分散液中，制得石墨烯‑接枝聚合物的混合分散液；将所述的混合分散液流延成膜，制得钾离子交换膜。本发明制得的离子交换膜中，缬氨霉素与基础聚合物通过反应形成接枝聚合物，使获得的离子交换膜中缬氨霉素不易发生脱落，保证离子交换膜在使用过程中的稳定性，并且能够提高使用寿命；本发明还在离子交换膜的中途复合石墨烯，利用石墨烯的2D纳米通道进行离子转运，提高膜的介电性能和稳定性。

技术领域

本发明涉及离子交换膜技术领域，具体地涉及一种钾离子交换膜的制备方法。

背景技术

随着淡水资源的日益短缺，由海水获得淡水已成为人们解决淡水资源缺乏问题的一个重要手段。海水经过淡化工艺后，会形成去盐淡水和浓缩盐水两部分，在浓缩盐水中含有大量的钠、钾、钙、镁等金属盐成分，这些盐成分往往是其他一些工业生产中所需的，因此从浓缩盐水中提取盐成分可以获得更高的经济效益。

我们可以从浓缩盐水中提取这些资源，相对海水有着更高的经济效益和环境优势，例如海水中的钾盐可以用做生产钾肥。对于钾肥的生产，从浓缩盐水中获得高纯度、高浓度的钾盐是必不可少的过程，然而在浓缩盐水中，钾盐通常与大量的钠盐等离子盐一同存在，分离起来具有种种困难，例如：重结晶法的产物收率相对较低，静电吸附法的能量消耗太高，离子交换法的盐消耗非常大。与传统的分离技术相比，膜技术具有模块化、可扩展性强、能耗低等优点，是一种具有工业前景的分离钾盐的方法，然而该方法较为依赖交换膜的性能，为了实现钾离子的分离效率，需要获得钾离子选择性高、渗透率高的交换膜。

专利申请号为CN201110422887.X的专利文件公开了一种用于钾离子选择电极的感应膜、生产方法及其应用，在该专利中，感应膜由铸膜液制得，铸膜液的成分为：20~40%聚合物、50~80%增塑剂、2~10%离子选择性载体和0.1~2%脂溶盐组成，均以占溶质总重量的重量百分比计算，溶质的总含量为150~400mg/mL；所述的聚合物为羧基聚氯乙烯，高分子量聚氯乙烯，或聚氨酯的一种或几种；所述的增塑剂为癸二酸二异辛酯；所述的离子选择性载体为缬氨霉素；所述的脂溶盐为钾四(4~氯苯基)硼酸；所述的溶剂为四氢呋喃或四氢呋喃、丙酮的混合物。该专利利用聚合物来负载具有高钾离子选择性的缬氨霉素来制得具有高钾离子选择性的感应膜，提高了对钾离子的选择性，然而选择性仍存在进一步提高的需要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种钾离子交换膜的制备方法，以获得具有高钾离子选择性、使用寿命长、不易污染的交换膜。

为了实现上述目的。本发明采用了以下技术方案：

一种钾离子交换膜的制备方法，包含以下步骤：

S1、将石墨烯和分散剂加入到溶剂中，得到石墨烯分散液；

S2、将侧链含酰胺结构的液态的基础聚合物与缬氨霉素混合，在25~50℃下进行反应得到接枝聚合物；

S3、将经步骤S2制得的接枝聚合物加入至经步骤S1制得的石墨烯分散液中，制得石墨烯-接枝聚合物的混合分散液；

S4、将所述的混合分散液流延成膜，制得钾离子交换膜。