專利名稱：一種干態(tài)保存離子交換膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膜制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供一種干態(tài)保存離子交換膜的方法。
背景技術(shù)：
離子交換膜是一種帶有陰離子交換基團(tuán)、或者帶有陽(yáng)離子交換基團(tuán)的荷電功能材料，在水溶液中由于與固定電荷相配對(duì)的反離子解離作用，使得膜材料本身帶有正電荷或者負(fù)電荷，反離子可以在膜中發(fā)生遷移運(yùn)動(dòng)。通過(guò)和直流電場(chǎng)相結(jié)合，組成電滲析、連續(xù)電去離子等分離過(guò)程，除去水溶液中的荷電粒子，可以應(yīng)用于軟化水制備、消除重金屬離子污染、以及廢酸、廢堿回收等過(guò)程。在工業(yè)水處理、環(huán)境保護(hù)、清潔生產(chǎn)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。 特別是近年以來(lái)，作為具備傳導(dǎo)氫質(zhì)子和離子選擇性滲透的特種隔膜材料，用于電化學(xué)能量轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)能領(lǐng)域，包括燃料電池和液流電池的隔膜等，成為新能源電池材料的關(guān)鍵部件之一，用于該用途的離子交換膜被稱作質(zhì)子傳導(dǎo)膜，其導(dǎo)電性與離子選擇性對(duì)電池性能存在顯著影響。離子交換膜的選擇性取決于膜材料中具有固定荷電基團(tuán)，在反離子解離后，同種電荷產(chǎn)生離子間靜電排斥效應(yīng)，阻礙帶有與固定荷電基團(tuán)同種電荷的離子遷移，帶有相反電荷的反離子能夠通過(guò)膜滲透，形成離子交換膜的選擇性滲透特性。為了避免離子交換膜干燥脫水以后發(fā)生龜裂、導(dǎo)電性下降等問(wèn)題，通常情況下離子交換膜需要和水分子接觸進(jìn)行濕態(tài)保存，由此帶來(lái)生產(chǎn)裝置制造、運(yùn)輸與維護(hù)過(guò)程諸多不便。特別是在高溫的夏天，水中容易滋生微生物，使離子交換膜容易受到污染，需要進(jìn)行周期性換水。膜材料保存過(guò)程占用面積大，運(yùn)輸不方便。為了避免在空氣中失水干燥，在設(shè)備組裝過(guò)程中始終需要離子交換膜處于潤(rùn)濕狀態(tài)，給組裝過(guò)程帶來(lái)困難。針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種膜材料處理與干態(tài)保存離子交換膜的技術(shù)方法，可以有效解決上述問(wèn)題。為了保證離子交換膜始終和水分子接觸，采用與水具有良好親合作用的化學(xué)試劑，如甘油等，對(duì)離子交換膜進(jìn)行處理。所采用的甘油分子中存在羥基(-0H)能夠與水分子形成氫鍵，起到保水作用；與此同時(shí)，甘油分子間相互作用較強(qiáng)，蒸汽壓很低，在室溫條件下難于揮發(fā)，緊密附著于膜材料表面，對(duì)膜材料起到保濕與增韌作用。采用本發(fā)明所提出的離子交換膜干態(tài)保存方法，處理過(guò)程對(duì)離子交換膜沒(méi)有損害，研究結(jié)果表明膜材料的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械性能良好，與濕態(tài)保存的離子交換膜相比沒(méi)有發(fā)生明顯變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種操作方法簡(jiǎn)單、原料成本低的干態(tài)保存離子交換膜的技術(shù)方法， 技術(shù)特征在于1)處理離子交換膜的處理液由甘油和水混合溶液構(gòu)成，在所述處理液中各組分使用重量百分?jǐn)?shù)表示時(shí)分別為甘油濃度范圍50wt. % 96wt. %,去離子水含量4. 5wt. % 50wt. %。
2)將所處理的離子交換膜置于1)述的混合溶液，浸泡時(shí)間至少2小時(shí)，此后將膜材料在室溫下晾干。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是操作方法簡(jiǎn)單，成本低，經(jīng)該方法保存后的離子交換膜進(jìn)行復(fù)水后，尺寸穩(wěn)定性好，機(jī)械性能沒(méi)有明顯變化。所采用處理液安全、環(huán)保，處理過(guò)程沒(méi)有危害性物質(zhì)產(chǎn)生。所處理的用于全釩液流電池循環(huán)性能測(cè)試，結(jié)果表明采用該方法處理過(guò)的離子交換膜電化學(xué)性能良好，達(dá)到或超過(guò)在水中保存的膜樣品性能。本發(fā)明的離子交換膜保存方法可以使離子交換膜在常溫下長(zhǎng)期干態(tài)保存，有效解決了傳統(tǒng)利用去離子水貯存膜帶來(lái)的換水，易污染等問(wèn)題，并且使離子交換膜裁剪容易，運(yùn)輸方便，有利于離子交換膜的規(guī)?；a(chǎn)，以及使用離子交換膜制造的設(shè)備與裝置的生產(chǎn)、庫(kù)存、運(yùn)輸與使用過(guò)程。該方法不僅適用于離子交換膜的干態(tài)化處理，也適合于其它膜材料干態(tài)化處理過(guò)程。


圖1聚偏氟乙烯質(zhì)子傳導(dǎo)膜在液流電池放電過(guò)程性能比較，1-在去離子水中濕態(tài)保存的膜性能；2-使用實(shí)施例3處理后干態(tài)保存的膜性能。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程與效果，使用市售甘油和去離子水，配制成甘油含量為50 96wt. %的水溶液。分別用于浸泡處理市售PE-Ol離子交換膜、自制聚偏氟乙烯(PVDF)材質(zhì)的質(zhì)子傳導(dǎo)膜。具體方法和實(shí)施例如下所述。實(shí)施例1 將50g純甘油加入到50g去離子水中，在室溫條件下攪拌溶解，等溶液呈均勻透明后，將市售PEOl離子交換膜浸泡在該溶液中，浸泡時(shí)間為2小時(shí)，從溶液中取出后在室溫下自然干燥。實(shí)施例2:將50g純甘油加入到50g去離子水中，在室溫條件下攪拌溶解，等溶液呈均勻透明后，將PVDF離子交換膜浸泡在該溶液中，浸泡時(shí)間為2小時(shí)，從溶液中取出后在室溫下自然干燥。實(shí)施例3:將80g純甘油加入到20g去離子水中，在室溫條件下攪拌溶解，等溶液呈均勻透明后，將PVDF離子交換膜浸泡在該溶液中，浸泡時(shí)間為2小時(shí)，從溶液中取出后在室溫下自然干燥。實(shí)施例4:將80g純甘油加入到20g去離子水中，在室溫條件下攪拌溶解，等溶液呈均勻透明后，將PEOl離子交換膜浸泡在該溶液中，浸泡時(shí)間為2小時(shí)，從溶液中取出后在室溫下自然干燥。實(shí)施例5 將55g純甘油加入到45g去離子水中，在室溫條件下攪拌溶解，等溶液呈均勻透明后，將PVDF質(zhì)子傳導(dǎo)膜浸泡在該溶液中，浸泡時(shí)間為3小時(shí)，從溶液中取出后在室溫下自然干燥。實(shí)施例6 將95g純甘油加入到5g去離子水中，在室溫條件下攪拌溶解，等溶液呈均勻透明后，將PVDF質(zhì)子傳導(dǎo)膜浸泡在該溶液中，浸泡時(shí)間為4. 5小時(shí)，從溶液中取出后在室溫下自然干燥。實(shí)施例7 將60g純甘油加入到40g去離子水中，在室溫條件下攪拌溶解，等溶液呈均勻透明后，將PEOl離子交換膜浸泡在該溶液中，浸泡時(shí)間為3小時(shí)，從溶液中取出后在室溫下自然干燥。實(shí)施例8 將96g純甘油加入到5g去離子水中，在室溫條件下攪拌溶解，等溶液呈均勻透明后，將PEOl離子交換膜浸泡在該溶液中，浸泡時(shí)間為4小時(shí)，從溶液中取出后在室溫下自然干燥。為了和傳統(tǒng)的利用去離子水貯存膜的濕態(tài)保存方法進(jìn)行對(duì)比，首先測(cè)定濕態(tài)保存條件下膜材料性能，結(jié)果如表ι所示。表ι中的抗拉強(qiáng)度測(cè)試使用HZ-1003A型電腦伺服材料試驗(yàn)機(jī)，采用常規(guī)抗拉強(qiáng)度測(cè)定方法(GB/T528-1998III)；爆破強(qiáng)度測(cè)試過(guò)程在室溫下進(jìn)行，將尺寸為Φ IOOmm樣品膜安裝到LTD-A型電動(dòng)不透水儀，膜上表面施加水壓，直到膜爆裂為止，記錄壓強(qiáng)數(shù)值；在2Μ硫酸水溶液中，使用辰華CHI604C型電化學(xué)工作站，通過(guò)交流阻抗法測(cè)定離子交換膜電導(dǎo)率；利用尺寸為80mmX30mm的試樣，測(cè)定在長(zhǎng)度方向膜的尺寸變化率。經(jīng)過(guò)使用上述實(shí)施例1 4處理后的膜樣品，性能測(cè)試結(jié)果如表2所示。表1室溫下濕態(tài)保存膜性能
權(quán)利要求
1. 一種干態(tài)保存離子交換膜的方法，其特征在于，依次含有以下步驟 步驟(1)，制備用于干態(tài)保存離子交換膜的處理液，其中 在所述處理液中各組分使用重量百分?jǐn)?shù)表示時(shí)其組成為 甘油濃度范圍:50wt. % 96wt. %, 去離子水含量范圍:4. 5wt. % 50wt. %,步驟O)，把所處理的離子交換膜置于從步驟(1)制得的處理液中，至少浸泡2小時(shí)后再取出，把所述離子交換膜在室溫下晾干。
全文摘要
一種干態(tài)保存離子交換膜的方法屬于膜制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于膜保存技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，依次含有以下步驟制備用于干態(tài)保存離子交換膜的處理液，其中，按重量百分比計(jì)，在所述處理液中甘油的濃度為50wt.％～96wt.％，去離子水的含量為4.5wt.％～50wt.％；把上述離子交換膜置于所述處理液中，至少浸泡二小時(shí)，取出后在室溫下晾干，本方法具有簡(jiǎn)單、方便、成本低的有點(diǎn)，而且尺寸穩(wěn)定性好，機(jī)械性能無(wú)明顯變化。
文檔編號(hào)C08J7/00GK102516577SQ20111040930
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者劉宗煜, 王保國(guó), 薛艷龍, 郭偉男, 青格樂(lè)圖 申請(qǐng)人:承德萬(wàn)利通實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司, 清華大學(xué)