本发明属于阳离子交换膜领域，具体涉及一种耦合二苯并-18-冠-6纳米材料的单价选择性阳离子交换膜及其制备方法。
背景技术：
1、电渗析技术已在海水淡化，废水资源化和化工生产等领域得到广泛的应用。随着工业生产的进步，电渗析的应用领域也在拓展，这对电渗析的核心组件离子交换膜也提出了更高的要求。尤其在盐湖提锂、粗盐精制、废酸废碱的回收等领域，对具有高性能、高选择性的离子交换膜的需求迫在眉睫。
2、细胞膜上的离子通道蛋白，可以通过改变膜电位或与配体结合来控制特定离子进出生物细胞。生物膜蛋白通过膜蛋白与特定离子之间的主-客体相互作用，为特定离子提供一维的离子通道。冠醚也可以通过其醚环上氧原子与金属离子之间的离子-偶极作用选择性地结合特定的金属离子。因此，在许多领域中冠醚及其衍生物在构建离子传输单元方面起着重要的作用。冠醚及其衍生物和聚合物冠醚在溶剂萃取和吸附分离碱金属离子方面的报道较多，然而主要的缺点是这些过程中分别需要利用等量的反萃取剂和解吸剂才能进一步得到特定的阳离子。因此，若将冠醚及其衍生物与离子交换树脂或膜相结合并固定在树脂或者膜基体中，则可以在克服这些缺点的同时实现特定离子的有效分离。
3、18-冠-6的醚环空腔大小为可与li+、na+、k+形成离子-冠醚络合物。bhattacharyya发现以li+形式负载二苯并18-冠-6的nafion-117膜对li+的选择性提高了约6倍(相比于nafion-117空白膜)。zoetebier等证明在主链上含有二苯并18-冠-6基团的聚芳醚酮(peak)和磺化peak(speak)对k+的扩散速率是spaek离子交换膜的1/4。这些研究表明，冠醚及其衍生物通过牺牲特定离子在溶液或膜基质中的迁移率而实现对某些阳离子的选择性分离。然而，chaudhury等通过在nafion阳离子交换膜表面负载一层cs+～二苯并21-冠-7，制备了一种离子门控nafion复合膜。在电场作用下，该复合膜在模拟核废液中实现了cs+/na+较高的选择性。因此，可以借助外界驱动力，使得由冠醚改性的离子交换膜为特定的阳离子提供新的离子通道，促进这种离子在电场力作用下的迁移。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题，针对电渗析过程，需要提供一种单价选择性阳离子交换膜的制备方法，能够使得到的单价选择性阳离子交换膜具有良好的稳定性，及单、多价阳离子选择透过性能，制备方法简单且易于操作。
2、本发明的目的是制备一种高选择性高通量的单价选择性阳离子交换膜，提供一种耦合二苯并-18-冠-6纳米材料的单价选择性阳离子交换膜的制备方法。所述冠醚基阳离子交换膜是通过将a18c6(二氨基二苯并-18-冠-6)先加入sppsu中，待a18c6全溶后再加入等比例的dhta(2，5-二羟基对苯二甲醛)，由于a18c6的氨基和磺酸有酸碱相互作用，图2核磁共振氢谱冠醚苯环上的氢在磺酸的相互作用下向高场移动，a18c6分布磺酸周围，加入dhta后纳米材料在sppsu周围生长，冠醚与磺酸基团共同作用促进k+、na+、li+的传输，从而达到离子分离的目的。
3、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
4、本发明采用技术非常成熟的流延法制备具有磺酸基团和冠醚结构的混合基质膜，成功将冠醚基纳米片引入电膜中，包括以下步骤：
5、步骤一、称取一定量的聚合物加入三氯甲烷中搅拌溶解，冰浴条件下滴加氯磺酸制备得到磺化聚合物；
6、步骤二、称取一定量的磺化聚合物溶于二甲亚砜配制成铸膜液；
7、步骤三、称取一定量的a18c6加入步骤二的铸膜液中，搅拌至全溶；
8、步骤四、称取一定量的dhta加入步骤三的铸膜液中，搅拌；
9、步骤五、将铸膜液浇铸在玻璃板上，加热干燥，待溶剂全部挥发后，将膜取出泡在混合盐溶液中。
10、进一步的，聚合物是聚苯砜(sppsu)、聚醚醚酮(speek)、聚醚砜(spes)中的一种或几种。
11、进一步的，步骤三和步骤四中按1:1质量加入a18c6和dhta，生成纳米材料的质量与磺化聚合物的质量比可调。
12、进一步的，纳米材料的掺杂量为膜总质量的的1/5-1/13。
13、进一步的，步骤四中搅拌为10-30分钟。
14、进一步的，步骤五中加热干燥是在60℃下干燥12小时。
15、一种耦合二苯并-18-冠-6纳米材料的单价选择性阳离子交换膜，采用所述的制备方法制备而成。
16、相比于现有技术，本发明具有如下优点：1、本发明采用技术非常成熟的流延法制备具有磺酸基团和冠醚结构的混合基质膜，成功将新型冠醚纳米材料引入电膜中，无需特殊设备的使用，简单易操作。2、本发明制备的冠醚基单价选择性阳离子交换膜具有与k+、na+、li+特异性相互作用的冠醚结构，二苯并-18-冠-6对碱金属的作用力不同，从而实现li+/mg2+、na+/mg2+和k+/mg2+选择性分离，分离性能高于商业膜，可适用于盐湖提锂、粗盐精制等。3、本发明中掺杂的纳米材料具有稳定的结构和特有的冠醚结构有望缓解通量与截留之间的平衡/权衡(trade off)效应。
1.一种耦合二苯并-18-冠-6纳米材料的单价选择性阳离子交换膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚合物是聚苯砜（sppsu）、聚醚醚酮（speek）、聚醚砜（spes）中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤三和步骤四中按1:1质量加入a18c6和dhta，生成纳米材料的质量与磺化聚合物的质量比可调。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：纳米材料的的掺杂量为膜总质量的的1/5-1/13。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤四中搅拌为10-30分钟。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤五中加热干燥是在60℃下干燥12小时。
7.一种耦合二苯并-18-冠-6纳米材料的单价选择性阳离子交换膜，其特征在于，采用如权利要求1至6任一项所述的制备方法制备而成。
