甲基丙烯酸缩水甘油酯-四乙烯五胺/聚偏氟乙烯阴离子交换膜的制备方法

摘要

一种甲基丙烯酸缩水甘油酯-四乙烯五胺/聚偏氟乙烯阴离子交换膜的制备方法，主要采用甲基丙烯酸缩水甘油酯、四乙烯五胺、二甲基亚砜、聚偏氟乙烯等为主要试剂，借助甲基丙烯酸缩水甘油酯分别与碱化处理的聚偏氟乙烯和四乙烯五胺在一定温度下发生化学键合反应，应用化学接枝/相转移技术制备出共混铸液，再将共混铸液刮制成膜，制备表面接枝有四乙烯五胺官能基团的改性聚偏氟乙烯阴离子交换膜。本发明操作简单、成本低廉，制备的甲基丙烯酸缩水甘油酯-四乙烯五胺/聚偏氟乙烯阴离子交换膜能分别有效实现对磷酸盐和重金属离子的吸附去除和回收利用。

主权项

一种甲基丙烯酸缩水甘油酯‑四乙烯五胺/聚偏氟乙烯阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：(1)共混铸液的制备：①共混铸液配制所用原料：主要原料包括：四乙烯五胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、碱化处理的聚偏氟乙烯、过氧化苯甲酰、聚乙烯吡咯烷酮和二甲基亚砜，其用量有如下质量比例关系：四乙烯五胺：甲基丙烯酸缩水甘油酯：碱化处理的聚偏氟乙烯：过氧化苯甲酰：聚乙烯吡咯烷酮：二甲基亚砜＝1.0～1.4：1.0～1.6：3.5～5.5：0.1～0.3：0.5～1：27.5；②聚偏氟乙烯粉末的碱化处理：a、每100mL含有0.1mol/L的四丁基溴化铵和4mol/L氢氧化钠的混合溶液中加入7.5g聚偏氟乙烯粉末进行碱化处理，使聚偏氟乙烯中有碳碳双键生成，碱化过程中水浴控制混合溶液的温度为80℃，磁力搅拌；b、充分搅拌3h后对混合溶液进行过滤，并用去离子水多次洗涤聚偏氟乙烯粉末，直至洗涤水的pH值呈中性；之后将碱化处理后的聚偏氟乙烯粉末置于烘箱中干燥15h，干燥温度为80℃；③共混铸液的配制：a、上述各种原料的加入顺序是：首先加入二甲基亚砜，然后加入碱化处理的聚偏氟乙烯，之后加入过氧化苯甲酰和甲基丙烯酸缩水甘油酯，最后依次加入四乙烯五胺和聚乙烯吡咯烷酮；b、首先将碱化处理的聚偏氟乙烯粉末加入到二甲基亚砜有机溶剂中，室温条件下配制聚偏氟乙烯溶液，待聚偏氟乙烯完全溶解后向溶液中通入体积比为1:1的臭氧/氧气混合气体，混合气体的通入量为50mL/min，15min后停止通入臭氧/氧气混合气体，将臭氧/氧气预处理后的溶液置于冰水浴中，并通入氮气驱除溶液中溶解的臭氧和氧气气体，然后将溶液的温度升高至60℃～70℃；之后按比例依次向溶液中加入过氧化苯甲酰、甲基丙烯酸缩水甘油脂、四乙烯五胺、聚乙烯吡咯烷酮，磁力搅拌使加入的化学药剂充分溶解，控制混合溶液温度为60℃～70℃，自臭氧/氧气混合气体通入结束后至所加过氧化苯甲酰、甲基丙烯酸缩水甘油酯、四乙烯五胺和聚乙烯吡咯烷酮溶解，反应的整个过程皆持续通入氮气，待各试剂溶解并充分反应4h后，停止通入氮气，并将混合溶液置于40℃～50℃水浴中脱泡2～3h，即得制膜所用的共混铸液；(2)甲基丙烯酸缩水甘油酯‑四乙烯五胺/聚偏氟乙烯阴离子交换膜的制备：①将共混铸液倒在光滑的玻璃板上，用医用刮刀刮制成厚度均匀的液态薄膜，首先将刮制的液态薄膜在空气中室温干燥30～60min，然后将玻璃板及液态薄膜一起置于水冷凝浴中成膜，冷凝浴用水为经微滤分离膜处理后的自来水，水冷凝浴温度为40℃～50℃；②将从玻璃板上剥离的膜首先用蒸馏水浸泡24h，然后将其浸泡在浓度为0.1～0.5mol/L的氢氧化钠溶液中12h，之后将其取出用蒸馏水洗净至蒸馏水的pH值为中性后浸泡在体积比为0.5～2％的过氧化氢水溶液中保存。