一种基于BPPO和PVA的有机-无机杂化阴离子交换膜的制备方法

摘要

本发明提供一种基于BPPO和PVA的有机-无机杂化阴离子交换膜的制备方法，包含以下步骤：（1）将BPPO溶解在氯苯中，再加入DMF、叔胺溶液、两种小分子烷氧基硅烷和水，得到BPPO(+)/SiO2材料；（2）将BPPO(+)/SiO2材料溶解在乙醇和DMF混合液中，得到BPPO(+)/SiO2溶液；（3）将BPPO(+)/SiO2溶液滴加到PVA溶液中，制得涂膜液；（4）将涂膜液在基体上涂膜，形成膜片并干燥，制得有机-无机杂化阴离子交换膜。本发明由于利用铵化BPPO、PVA和两种小分子烷氧基硅烷，制备了兼含季铵基团和-OH基的杂化阴离子交换膜，膜中的PVA含量可调控，并可形成交联结构，因而增强了膜的稳定性和机械性能，且PVA中的-OH基可促进H+离子传递，使制得的杂化阴离子交换膜特别适用于扩散渗析过程，对酸性废液进行分离和回收。

主权项

一种基于BPPO和PVA的有机‑无机杂化阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：（1）BPPO(+)/SiO₂材料的制备：先将BPPO溶解在氯苯中形成浓度为0.2～0.35 g/mL的溶液，再加入N,N‑二甲基甲酰胺（DMF）形成浓度为0.075～0.16 g/mL的稀释液；以质量比为BPPO：叔胺= 1：0.46～0.67向稀释液中滴加叔胺溶液，滴加时间为0.5～2 h，再在温度25～65 ºC、搅拌条件下反应6～24h；以质量比为BPPO：小分子烷氧基硅烷之和：水= 1：0.15～0.43：0.15～0.67向溶液中加入两种小分子烷氧基硅烷和水，继续在25～65 ºC、搅拌条件下反应10～24 h；将得到的溶胶‑凝胶液涂覆在基体上，在通风环境下干燥1～3天，得到粘弹态或干燥的BPPO(+)/SiO₂材料；（2）BPPO(+)/SiO₂溶液的配制：按体积比为乙醇：DMF = 1：0.12～1配置乙醇和DMF混合液，将步骤（1）制得的BPPO(+)/SiO₂材料溶解在乙醇和DMF混合液中，得到质量浓度为0.10～0.16g/mL的BPPO(+)/SiO₂溶液；（3）涂膜液的制备：将聚乙烯醇（PVA）溶解在水中形成质量浓度为5～7.5%的PVA溶液，在温度30～70ºC、搅拌条件下，以质量比为BPPO(+)/SiO₂：PVA＝ 1﹕0.15～1，将步骤（2）配制的BPPO(+)/SiO₂溶液滴加到PVA溶液中，滴加时间为0.5～2h，再在温度30～70 ºC下继续搅拌8～36h，制得涂膜液；（4）杂化阴离子交换膜的制备：将步骤（3）制得的涂膜液在基体上涂膜，在室温通风环境下干燥，形成均匀稳定的凝胶层即膜片，从基体上刮下膜片，将膜片置于温度50～80 ºC下，以5～15 ºC/h的速度升温至120～140 ºC，并在120～140 ºC保温2～8h，制得有机‑无机杂化阴离子交换膜；所述BPPO为苄基溴代聚苯醚。