[發明專利]用于含酚廢水處理的聚酰亞胺共聚物滲透汽化分離膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200610081250.8
• 申請日: 2006-05-26
• 公開（公告）號: CN101077798A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 王麗華;劉必前;田野;丁懷宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;C02F1/58;B01D71/64;B01D67/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于滲透汽化膜分離技術領域，特別涉及用于含酚廢水處理的聚酰亞胺共聚物滲透汽化分離膜及其制備方法。

背景技術

含酚廢水是一種來源廣、水量大、危害十分嚴重的工業廢水之一。酚類化合物是一種強神經毒物并有局部腐蝕性，對一切生物個體均有毒害作用。酚類在水污染中的嚴重性主要由于它們對水生生命的極高毒性和難以生物降解，近年來，隨著酚類化合物的需求增加和生產規模的不斷擴大，含酚工業廢水的排放給環境造成了嚴重污染，目前處理含酚廢水已成為水處理的一大難題。

目前含酚廢水的處理技術如萃取法、吸附法、生化法、電解法和液膜法等對含酚廢水均有一定的處理效果，但存在著易造成二次污染、吸附量有限、能耗高、處理費用高、工藝流程復雜等缺點，難以大規模工業應用。因此繼續尋找新的除酚技術十分必要。

膜分離技術是新型化工分離技術，滲透汽化是膜分離技術的一種。在一定條件下滲透汽化膜分離技術可以有非常高的選擇性，對于那些用常規分離方法分離有困難或費用高的體系，如近沸點、恒沸點有機水溶液的分離；對有機溶劑及混合溶劑中微量水的脫除、廢水中少量有機污染物的分離及水溶液中高價值有機組分的回收具有明顯的技術上和經濟上的優勢。相對于傳統的除酚方法，該發明使用滲透汽化膜分離技術進行含酚廢水的處理具有投資少、操作費用低、分離效率高、易于規模化、可擴充性好、便于控制等顯著優點。

滲透汽化的核心是膜材料的選擇，根據溶解度參數理論及相似相容等膜材料的選擇原理，聚酰亞胺是一種合適的除酚材料之一。聚酰亞胺(PI)是二十世紀六十年代以來發展起來的一類高性能高分子材料，由于具有良好的耐熱性、機械性能和耐化學腐蝕性，在機械、化工、電子等領域得到了廣泛的應用。在膜分離領域，聚酰亞胺類的芳香雜環高分子具有很高的透氣選擇性，是一類性能優秀的氣體分離膜材料。同時聚酰亞胺又是一種很有潛力的滲透汽化分離膜材料，已經在乙醇脫水、環烴/芳烴分離等領域有應用研究。德國F.Pithan等將含氟聚酰亞胺共聚物用于滲透汽化苯酚回收，當料液濃度為7.8wt％時，總的滲透通量為140g/(m2·h-1)，滲透液中苯酚濃度達40wt％，收到了很好的效果(F.Pithan?and?C.Staudt-Bickel，ChemPhysChem，2003，4，967～773)。由于聚酰亞胺是一個很大的家族，可以在很大的范圍內選擇單體二酐與二胺，這樣就可以使制成的聚酰亞胺膜滿足不同的使用要求。

本發明的關鍵技術是制備性能優良的非對稱聚酰亞胺共聚物滲透汽化膜。非對稱的聚酰亞胺共聚物滲透汽化膜是由超薄的致密分離層與多孔的支撐層構成，制備良好的非對稱膜的關鍵是如何制得超薄致密的分離層又不影響滲透通量。

高聚物的共聚改性是高分子改性常用的方法，已成為高分子材料科學及工程中較活躍的領域之一，很容易獲得具有特殊結構的新材料，更是開發具有嶄新性能新型材料的重要途徑。

發明內容

本發明的目的之一是針對上述技術問題提供用于含酚廢水處理的聚酰亞胺共聚物滲透汽化非對稱膜，這種膜能在保持聚酰亞胺膜材料原有分離性能的同時，滲透通量大幅度增加，以克服致密膜材料自身滲透通量低的缺點。所謂的滲透通量提高，是指用本發明的方法所得的非對稱膜與通常的致密膜之間的比較。

本發明的目的之二是提供一種用于含酚廢水處理的聚酰亞胺共聚物滲透汽化分離膜的制備方法。

本發明的用于含酚廢水處理的聚酰亞胺共聚物滲透汽化分離膜是非對稱的聚酰亞胺共聚物滲透汽化膜(所述聚酰亞胺共聚物是指大分子主鏈中含有大量含氟基團的聚酰亞胺共聚物)，由超薄的致密分離層與多孔的支撐層構成，該膜的表皮層是超薄的致密分離層，表皮層下面起支撐作用的疏松結構是多孔的支撐層，所述的膜的厚度在20～60μm之間。

所述的聚酰亞胺共聚物由含氟二酐與兩種二胺三元單體共聚而成，其中兩種二胺分別是含氟二胺與含羧基二胺，含氟二胺與含羧基二胺的摩爾比是1∶1～5∶1之間，二酐與二胺總的摩爾比為1∶1。

所述的含氟二酐是4，4’-六氟亞異丙基-鄰苯二甲酸酐(6FDA)。

所述的含氟二胺是2，2-雙[4，(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(BAPOFP)。

所述的含羧基二胺是3，5-二氨基苯甲酸(DABA)。