專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用太陽(yáng)光催化劑改性雙極膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙極膜的制備方法，具體說(shuō)是將太陽(yáng)光催化劑引入到中間界面層的雙極膜的制備方法。
背景技術(shù)：
雙極膜(Bipolar Membrane,BPM)通常是由陰離子交換膜層(AM)和陽(yáng)離子交換膜層(CM)復(fù)合而成，通常將構(gòu)成雙極膜的陰、陽(yáng)兩膜層內(nèi)側(cè)及其鄰近區(qū)域稱(chēng)作中間界面層。 將雙極膜置于電槽陰、陽(yáng)兩極之間時(shí)，在直流電場(chǎng)的作用下，雙極膜中間界面層中的水將發(fā)生解離，生成氫離子和氫氧根離子，氫離子透過(guò)陽(yáng)離子交換膜層進(jìn)入陰極室，氫氧根離子透過(guò)陰離子交換膜層進(jìn)入陽(yáng)極室。雙極膜及其水解離技術(shù)，在化工生產(chǎn)、分離、廢物利用、資源回收和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著十分廣泛而重要的應(yīng)用。促進(jìn)雙極膜中間界面層水解離，提高水解離效率，降低雙極膜的膜阻抗和槽電壓， 減少電槽中電氧化還原副反應(yīng)的發(fā)生，已成為當(dāng)前雙極膜研究的熱點(diǎn)。T. Jeevananda等將氧氧化鐵引入雙極I旲中間界面層,水解尚效率獲得提聞；郭貞貞等將羧甲基纖維素磷酸化，經(jīng)Fe3+改性后用作陽(yáng)膜層，促進(jìn)雙極膜中間層水解離；陳日耀等采用納米復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑對(duì)雙極膜進(jìn)行改性，催化中間界面層水解離，在紫外光照射下，雙極膜的水解離效率明顯提高，膜阻抗和槽電壓大大降低。本發(fā)明提出將太陽(yáng)光催化劑添加到雙極膜中，利用太陽(yáng)光催化雙極膜中間界面層水解離，進(jìn)而降低膜阻抗和槽電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種中間界面層含有太陽(yáng)光催化劑的雙極膜制備方法，其能充分利用太陽(yáng)光能，光催化雙極膜中間界面層水解離，進(jìn)而降低膜阻抗和槽電壓。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確稱(chēng)取3. Og 6. Og羧甲基纖維素(CMC),配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 0% 6. 0%的 CMC水溶液；另取6. Og 9. Og聚乙烯醇(PVA)，用蒸餾水加熱攪拌溶解，加入到上述制備的 CMC水溶液中。攪拌均勻，減壓脫泡，得到粘稠膜液，流延于平整的培養(yǎng)皿中，在室溫下風(fēng)干成風(fēng)干膜。風(fēng)干膜先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7. 0% 10. 0%的FeC13溶液浸泡交聯(lián)15 40min，后用蒸餾水沖洗干凈，自然風(fēng)干，即得PVA-CMC陽(yáng)離子交換膜。準(zhǔn)確稱(chēng)取3. Og 6. Og殼聚糖(CS)，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0% 4.0%的乙酸水溶液攪拌溶解，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 0% 6. 0%的殼聚糖乙酸水溶液。稱(chēng)取0. 001 0. Ig太陽(yáng)光催化劑粉末，加入適量的乙醇，攪拌，并用超聲波震蕩，使之分散均勻。然后加入到上述制備的殼聚糖乙酸水溶液中，加速攪拌，邊攪拌邊緩慢滴加體積分?jǐn)?shù)為3 6mL 0.25%戊二醛溶液，減壓脫泡，得到粘稠膜液，流延于上述制得PVA-CMC陽(yáng)離子交換膜上，在室溫下風(fēng)干， 即得用太陽(yáng)光催化劑改性后的雙極膜。
所述的太陽(yáng)光催化劑是指Co2+-Ti02、Fe3+-Ti02、Cr3+_Ti02、N-Ti02, S_Ti02、 P-Ti02 或 C-Ti02o所述的添加太陽(yáng)光催化劑，添加量為殼聚糖與太陽(yáng)光催化劑的質(zhì)量比為3. Og
6.Og : 0. OOlg 0. Ig0
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I準(zhǔn)確稱(chēng)取3. Og CMC，配制成3. 0% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))CMC水溶液。另取6. Og PVA，用蒸餾水加熱攪拌溶解，加入到上述制備的CMC水溶液中。攪拌均勻，減壓脫泡，得到粘稠膜液， 流延于平整的培養(yǎng)皿中，在室溫下風(fēng)干成風(fēng)干膜。風(fēng)干膜先用7.0% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的FeC13 溶液浸泡交聯(lián)15min，后用蒸餾水沖洗干凈，自然風(fēng)干，即得PVA-CMC陽(yáng)離子交換膜。準(zhǔn)確稱(chēng)取3. Og CS，用2. 0% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的乙酸水溶液攪拌溶解，配制成3. 0% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))殼聚糖乙酸水溶液。稱(chēng)取O.OOlg太陽(yáng)光催化劑Fe3+-Ti02粉末，加入適量的乙醇，攪拌，并用超聲波震蕩，使之分散均勻。然后加入到上述制備的殼聚糖乙酸水溶液中， 加速攪拌，邊攪拌邊緩慢滴加3mL0. 25% (體積分?jǐn)?shù))戊二醛溶液，減壓脫泡，得到粘稠膜液，流延于上述制得PVA-CMC陽(yáng)離子交換膜上，在室溫下風(fēng)干，即得PVA-CMC/Fe3+-Ti02-CS 雙極膜。在室溫下測(cè)得的在不同電流密度(mA/cm2)下PVA-CMC/Fe3+-Ti02_CS雙極膜電解槽電壓(V)如下表所示
權(quán)利要求
1.一種用太陽(yáng)光催化劑改性雙極膜的制備方法，首先取羧甲基纖維素與聚乙烯醇混合制成PVA-CMC陽(yáng)離子交換膜層，而后取殼聚糖用乙酸水溶液攪拌溶解配制成殼聚糖乙酸水溶液，滴加戊二醛溶液后流延于PVA-CMC陽(yáng)離子交換膜上，其特征在于在所述的配制成殼聚糖乙酸水溶液后，滴加戊二醛溶液前添加了太陽(yáng)光催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用太陽(yáng)光催化劑改性雙極膜的制備方法，其特征在于所述的添加太陽(yáng)光催化劑，首先稱(chēng)取太陽(yáng)光催化劑粉末，加入適量的乙醇，攪拌，并用超聲波震蕩，使之分散均勻，然后加入到殼聚糖乙酸水溶液中，加速攪拌，邊攪拌邊緩慢滴加體積分?jǐn)?shù)為3 6mL 0. 25%戊二醛溶液，減壓脫泡，得到粘稠膜液，粘稠膜液流延于已制得的 PVA-CMC陽(yáng)離子交換膜上，在室溫下風(fēng)干。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和3所述的一種用太陽(yáng)光催化劑改性雙極膜的制備方法，其特征在于所述的添加太陽(yáng)光催化劑，太陽(yáng)光催化劑添加量為殼聚糖太陽(yáng)光催化劑=3. Og 6.Og : 0. OOlg 0. Ig0
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用太陽(yáng)光催化劑改性雙極膜的制備方法，其特征在于所述的太陽(yáng)光催化劑是 Co2+-Ti02、Fe3+-Ti02, Cr3+-TiO2, N-TiO2, S-TiO2, P-TiO2 或 C_Ti02。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙極膜的制備方法。首先取羧甲基纖維素與聚乙烯醇混合制成PVA-CMC陽(yáng)離子交換膜層，而后取殼聚糖用乙酸水溶液攪拌溶解配制成殼聚糖乙酸水溶液，滴加戊二醛溶液后流延于PVA-CMC陽(yáng)離子交換膜上，其特征在于配制成殼聚糖乙酸水溶液后，滴加戊二醛溶液前添加了太陽(yáng)光催化劑。太陽(yáng)光催化劑是指Co2+-TiO2、Fe3+-TiO2、Cr3+-TiO2、N-TiO2、S-TiO2、P-TiO2或C-TiO2，太陽(yáng)光催化劑添加量為殼聚糖∶太陽(yáng)光催化劑＝3.0g～6.0g∶0.001g～0.1g。本發(fā)明將太陽(yáng)光催化劑引入到雙極膜中間界面層，催化中間界面層水解離，提高水解離效率，降低膜阻抗和槽電壓。
文檔編號(hào)B01D67/00GK102600732SQ20121010101
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者劉憲, 鄭曦, 陳日耀, 陳曉, 陳震 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)