【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于双极膜，具体涉及一种阳膜面添加催化层的单片型双极膜及其制备方法。
技术介绍
1、双极膜(全称为双极性离子交换膜)通常由阳离子交换膜层(简称为阳膜)、阴离子交换膜层(简称为阴膜)和中间过渡区(也可称为催化层)复合组成。当双极膜反向施加电压时(即阴膜面向正极，阳膜面向负极)，带电离子就会在直流电场的作用下从中间过渡区向主体溶液迁移；在膜内原有的盐离子快速迁移出来之后，催化层开始催化水分子发生离解而持续地产生氢离子和氢氧根离子，所消耗的水分子则通过周围溶液中的水向中间过渡区不间断地渗透而得到及时的补充。其结果是，与不用双极膜的直接水解方式相比，双极膜电渗析器仅仅消耗相对少量的电量，即可源源不断地产生出来酸(氢离子)和碱(氢氧根离子)，成为由盐制造酸碱的“工厂”。
2、双极膜的生产方法，目前有五种：两层热压成型法、两层粘合成型法、(一层在另一层上)流延成型法、(两层分别)单独功能化法、(一层在另一层上)电沉积成型法。其中，热压法和粘合法得到的双极膜，容易在使用过程中脱开，双层型或者双层夹催化层型的双极膜，层与层之间界面粘结力不足，受到两侧应力差影响容易发生开裂、起泡等现象，严重影响使用寿命。
3、为克服上述缺陷，现有采用含有聚苯乙烯的复合基膜，再分别在一面用浓硫酸磺化形成阳膜、在另一面实施氯甲基化和胺化反应来形成阴膜，得到双极膜，该双极膜的阴膜和阳膜因其基于同一张基膜形成，即为单片型双极膜，结合非常牢靠，使用寿命可以更长。但会导致跨膜电压较高，电解分解水的效率较低。
技术
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术制备的单片型双极膜跨膜电压较高，电解分解水的效率较低的缺陷，从而提供一种阳膜面添加催化层的单片型双极膜及其制备方法。
2、本专利技术提供一种阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，包括以下步骤：
3、1)提供可磺化与氯胺化的薄膜为基膜；
4、2)将基膜一侧表面浸入含有磺化试剂和催化剂的溶液中进行磺化处理，磺化处理结束后将基膜该侧表面浸入沉淀剂溶液中进行浸泡，得到含有催化层的阳膜；
5、3)将基膜另一侧表面依次进行氯甲基化处理，胺化处理以形成阴膜，得到所述阳膜面添加催化层的单片型双极膜。
6、优选的，步骤1)中所述基膜的厚度为30-200μm；
7、步骤1)中所述基膜选自接枝聚苯乙烯的聚四氟乙烯薄膜、接枝聚苯乙烯的聚全氟乙丙烯薄膜、接枝聚苯乙烯的聚偏氟乙烯薄膜、接枝聚苯乙烯的聚乙烯薄膜、接枝聚苯乙烯的改性聚乙烯薄膜、含浸聚合苯乙烯的聚乙烯薄膜、含浸聚合苯乙烯的改性聚乙烯薄膜中的至少一种。
8、所述改性聚乙烯是指经过填充、共混、增强等方法加工改性得到的改性聚乙烯，填充、共混的材料包括但不限于聚烯烃弹性体(poe)、白油、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物氢化物(sebs)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(vae)。
9、含浸聚合苯乙烯的聚乙烯薄膜是指将苯乙烯通过含浸聚合的方式聚合在聚乙烯中形成的薄膜；含浸聚合苯乙烯的改性聚乙烯薄膜是指将苯乙烯通过含浸聚合的方式聚合在改性聚乙烯中形成的薄膜。
10、可选的，步骤1)中所述基膜选自接枝聚苯乙烯的聚四氟乙烯薄膜；
11、可选的，接枝聚苯乙烯的聚四氟乙烯薄膜的制备过程包括如下步骤：将厚度为30-200微米的聚四氟乙烯薄膜在氮气保护下，用60coγ-射线在20-40℃下进行辐照，得到辐照薄膜；将辐照薄膜浸泡在包含苯乙烯、二乙烯苯的二氯乙烷溶液中在50-70℃下保温3-6h进行反应，反应完成后用乙醇清洗、干燥，经过清洗，得到接枝聚苯乙烯的聚四氟乙烯薄膜；
12、其中，吸收剂量为100-500kgy；含苯乙烯、二乙烯苯的二氯乙烷溶液中苯乙烯的浓度为30-50wt％，含苯乙烯、二乙烯苯的二氯乙烷溶液中二乙烯苯的浓度为1-10wt％。
13、优选的，步骤2)中含有磺化试剂和催化剂的溶液中的磺化试剂的质量浓度为80-98％；
14、所述含有磺化试剂和催化剂的溶液中的催化剂的质量浓度为1-5％。
15、优选的，步骤2)中所述含有磺化试剂和催化剂的溶液中催化剂选自银盐、汞盐、矾盐、铝盐中的至少一种；
16、所述含有磺化试剂和催化剂的溶液中的磺化试剂选自硫酸。
17、优选的，步骤2)中所述磺化处理温度为60-90℃，磺化处理时间为4-24h；
18、可选的，步骤2)中所述磺化处理步骤结束后还包括水洗的步骤；
19、可选的，所述水洗采用喷雾水洗，水洗次数为2-3次，每次水洗用量不超过基膜质量。
20、可选的，步骤2)中所述磺化步骤结束后擦除多余硫酸，再喷雾水洗2-3次，每次喷雾水洗后擦除水分。
21、优选的，步骤2)中所述浸泡时间为0.5-2h；
22、所述沉淀剂溶液中沉淀剂的质量浓度为0.1-1mol/l；
23、所述沉淀剂溶液中的沉淀剂选自可溶性氯盐、可溶性氢氧化物中的至少一种；
24、可选的，所述沉淀剂溶液中的沉淀剂选自氯化钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；
25、可选的，步骤2)中所述浸泡步骤结束后还包括水洗和干燥的步骤。
26、优选的，步骤3)中所述氯甲基化处理步骤中的氯化剂选自氯甲醚、二氯甲基丁醚中的至少一种；
27、所述氯甲基化处理步骤中的催化剂选自四氯化锡、氯化铁、氯化锌、氯化铝中的至少一种；
28、所述氯甲基化处理温度为40-60℃，氯甲基化处理时间为6-20h；
29、所述氯甲基化处理结束后还包括甲缩醛和/或水清洗的步骤；可选的，清洗步骤结束后还包括干燥的步骤，例如，可以选择的，还包括晾干步骤。
30、所述胺化处理步骤中的胺化溶液选自三甲胺水溶液；所述三甲胺水溶液中三甲胺的质量浓度为10-40wt％；
31、所述胺化处理温度为30-50℃，所述胺化处理时间为6-12h。
32、优选的，步骤3)中所述胺化步骤完成后还包括水洗、酸浸、水洗、干燥的步骤；
33、优选的，酸浸使用的浸泡剂选自盐酸水溶液、硫酸水溶液的至少一种；
34、优选的，所述酸的浓度为0.1-1mol/l；
35、优选的，所述酸浸时间为0.5-2h。
36、本专利技术提供一种阳膜面添加催化层的单片型双极膜，由上述所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法制备得到。
37、本专利技术还提供一种上述所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜在电渗析中的应用。
38、本专利技术技术方案，具有如下优点：
39、1、本专利技术提供的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，包括以下步骤：1)提供可磺化与氯胺化的薄膜为基膜；2)将基膜一侧表面浸入含有磺化试剂和催化剂的溶液中进行磺化处理，磺化处理结束后将基膜该本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述基膜的厚度为30-200μm；
3.根据权利要求1或2所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中含有磺化试剂和催化剂的溶液中的磺化试剂的质量浓度为80-98％；
4.根据权利要求1-3任一项所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述含有磺化试剂和催化剂的溶液中催化剂选自银盐、汞盐、矾盐、铝盐中的至少一种；
5.根据权利要求1-4任一项所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述磺化处理温度为60-90℃，磺化处理时间为4-24h；
6.根据权利要求1-5任一项所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述浸泡时间为0.5-2h；
7.根据权利要求1-6任一项所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中
8.根据权利要求1-7任一项所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述胺化处理步骤完成后还包括水洗、酸浸、水洗、干燥的步骤；
9.一种阳膜面添加催化层的单片型双极膜，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法制备得到。
10.一种权利要求9所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜在电渗析中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述基膜的厚度为30-200μm；
3.根据权利要求1或2所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中含有磺化试剂和催化剂的溶液中的磺化试剂的质量浓度为80-98％；
4.根据权利要求1-3任一项所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述含有磺化试剂和催化剂的溶液中催化剂选自银盐、汞盐、矾盐、铝盐中的至少一种；
5.根据权利要求1-4任一项所述的阳膜面添加催化层的单片型双极膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述磺化处理温度为60-90℃，磺化处理时间为4...
【专利技术属性】
技术研发人员：高文晋，李岁党，韩鹏，寇晓康，
申请(专利权)人：西安蓝晓科技新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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