一種用于酸回收的擴散滲析膜及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于酸回收的擴散滲析膜(陰離子交換膜)及其制備方法和應用。本發(fā)明的擴散滲析膜由有機相和無機相組成，所述有機相為聚乙烯醇(PVA)接枝環(huán)氧基銨鹽，所述無機相為帶氨基的烷氧基硅烷化合物。該擴散滲析膜的水含量為196-267％，離子交換容量為0.58-1.15mmol/g，酸滲析系數(shù)為0.018–0.021m/h，分離因子為18.6-21，酸滲析系數(shù)和分離因子均優(yōu)于商業(yè)膜DF-120。由于本發(fā)明直接引入包含有離子交換基團的環(huán)氧基銨鹽獲得離子交換能力，利用環(huán)氧基團和羥基、氨基反應的條件溫和性，因此，反應過程簡單、可控，原材料利用率高；由于全部反應過程在水相進行，無需有機溶劑，反應過程綠色，環(huán)境友好；得到的擴散滲析膜熱穩(wěn)定性高，并可應用于酸回收領域。
【專利說明】一種用于酸回收的擴散滲析膜及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于膜【技術領域】，具體涉及一種通過溶膠-凝膠法制備面向擴散滲析回收酸用PVA基陰離子交換膜及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]含酸廢水主要來自制酸廠、化工廠、化學纖維廠、染料廠、金屬酸洗車間和電鍍車間等。其中有的含有無機酸，有的含有機酸，或二者兼有。含酸濃度差異很大，低的小于1% ,高的大于10%。含酸廢水具有較強的腐蝕性，如不加治理直接排出，會腐蝕管渠和構(gòu)筑物；排入水體，會改變水體的PH值，干擾水體自凈，并影響水生生物的生長和漁業(yè)生產(chǎn)；排入農(nóng)田，會改變土壤的性質(zhì)，使土壤酸化，危害農(nóng)作物；酸堿原料流失也是浪費。所以酸堿廢水應盡量回收利用，或經(jīng)過處理，使廢水的PH值處在6?9之間，才能排入水體。擴散滲析是一種基于濃度差為推動力的膜分離過程，過程簡單，耗能低，在工業(yè)上已經(jīng)得到廣泛的應用。目前商用擴散滲析回收酸用陰離子交換膜比較匱乏，要么價格昂貴如商業(yè)膜DF-120，要么性能較差，嚴重制約了擴散滲析在酸回收的方面的應用，急需制備出物美價廉用于酸回收陰離子交換膜。
[0003]《膜科學雜志》(Journalof Membrane Science, 356 (2010) 96-104)報道了聚乙稀醇(PVA)和季氨化的多硅交聯(lián)劑與對氯甲基苯乙烯共聚物，通過溶膠-凝膠反應制備陰離子交換膜，該方法制備的陰離子交換膜性能較好，但制備過程采用三甲胺易揮發(fā)、有毒有機試劑，制備過程易產(chǎn)生環(huán)境污染。
[0004]《膜科學雜志》(Journalof Membrane Science, 428 (2013) 95-103)報道了米用季氨化的聚苯醚、聚乙烯醇和多硅交聯(lián)劑通過溶膠-凝膠反應制備陰離子交換膜，該方法制備過程簡單。但季氨化的聚苯醚價格昂貴，限制其推廣應用。
[0005]中國專利申請?zhí)?201310219684.X公布了一種聚乙烯醇陰離子交換膜及其制備方法，該聚乙烯醇陰離子交換膜由季氨化聚乙烯醇、聚二甲基二烯丙基氯化銨、正硅酸乙酯及交聯(lián)劑制成。該膜主要用于對鉻離子選擇吸附性。該方法制備的陰離子交換膜由于聚二甲基二烯丙基氯化銨和聚乙烯醇是物理混合，為非均相膜，易從膜中析出。因此該膜用于酸回收性能不好?，F(xiàn)有技術存在膜內(nèi)離子交換基團缺乏與基體的化學交聯(lián)、膜的穩(wěn)定性不足、制備步驟繁瑣、耗費大量有機溶劑、污染大等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術存在的上述不足之處，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種用于酸回收的擴散滲析膜，及其制備方法。本發(fā)明的另一目的是提供上述擴散滲析膜在酸回收中的應用，以及在廢酸回收、金屬刻蝕、金屬酸洗、電鍍行業(yè)、半導體工業(yè)和鈦白粉生產(chǎn)中的應用。
[0007]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的技術方案如下:
[0008]一種用于酸回收的擴散滲析膜，為陰離子交換膜，該擴散滲析膜由有機相和無機相組成，所述有機相為聚乙烯醇接枝環(huán)氧基銨鹽，所述無機相為氨基烷氧基硅烷的化合物；該擴散滲析膜的水含量為196-267%，離子交換能力為0.58-1.15mmol/g，酸滲析系數(shù)為
0.018 - 0.021m/h，分離因子為 18.6-21。
[0009]根據(jù)所述的擴散滲析膜，其中所述的有機相聚乙烯醇接枝的環(huán)氧基銨鹽的化學式
為:
[0010]
【權利要求】
1.一種用于酸回收的擴散滲析膜，為陰離子交換膜，其特征在于該擴散滲析膜由有機相和無機相組成，所述有機相為聚乙烯醇接枝環(huán)氧基銨鹽，所述無機相為氨基烷氧基硅烷的化合物；該擴散滲析膜的水含量為196-267%，離子交換能力為0.58-1.15mmol/g，酸滲析系數(shù)為0.018 - 0.021m/h,分離因子為18.6-21。
2.根據(jù)權利要求1所述的擴散滲析膜，其特征在于，所述的有機相聚乙烯醇接枝的環(huán)氧基銨鹽的化學式為:
3.根據(jù)權利要求1所述的擴散滲析膜，其特征在于，所述的無機相氨基烷氧基硅烷的化學式為:
4.根據(jù)權利要求1所述的擴散滲析膜，其特征在于，所述無機相氨基烷氧基硅烷為帶仲胺的氨基烷氧基硅烷。
5.制備權利要求1-4任意一項所述擴散滲析膜的方法，包括如下步驟: (1)PVA的溶解 將聚乙烯醇PVA溶解在水中形成質(zhì)量濃度為5% -10%的溶液，控制PVA溶液的溫度范圍為 30-80 0C ； (2)PVA接枝環(huán)氧基銨鹽 將聚乙烯醇溶解在水中形成質(zhì)量濃度為2% -8%的溶液，加入環(huán)氧基銨鹽，調(diào)節(jié)PH值為11-12，磁力攪拌，控制溶液的溫度范圍為75°C -90°C，反應4小時； (3)膜液的制備 按比例向步驟(1)制備的PVA接枝環(huán)氧基銨鹽溶液中加入含氨基的烷氧基硅烷，磁力攪拌后，升溫至60°C -80°C后，繼續(xù)攪拌得到均一的膜液； (4)熱處理成膜 將步驟(3)制得的膜液涂敷在載體上，在室溫環(huán)境下使涂膜液在載體上干燥至形成均勻穩(wěn)定的凝膠層即膜片，然后對膜片進行熱處理，即可得到擴散滲析膜。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述按比例是指聚乙烯醇、環(huán)氧基銨鹽、氨基烷氧基硅烷的質(zhì)量比為1:0.2-1.2:0.1-0.5。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述載體為聚四氟乙烯板、玻璃板、鋁箔、聚氯乙烯板或無紡布。
8.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述涂膜的方法為刮膜、流涎或涂覆。
9.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述熱處理溫度為IOO0C -150。。。
10.權利要求1-3任意一項所述的擴散滲析膜在酸回收中的應用，其特征在于所述的應用為所述擴散滲析膜在金屬刻蝕、金屬酸洗、電鍍行業(yè)、半導體工業(yè)和鈦白粉生產(chǎn)領域廢酸回收中 的應用。
【文檔編號】B01J41/14GK103962020SQ201410207147
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權日:2014年5月14日
【發(fā)明者】徐銅文, 程從亮 申請人:中國科學技術大學