[發明專利]用于酯化反應的滲透蒸發膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200710060363.4
• 申請日: 2007-12-19
• 公開（公告）號: CN101219347A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 姜忠義;陸連玉;陳雪;李潔
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D71/08
• 分類號: B01D71/08;C07C69/68;C07C67/08;B01D61/36
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

技術領域

本發明涉及滲透蒸發膜制備技術，特別是一種用于酯化反應的滲透蒸發膜及其制備方法，具體說是酯化反應-滲透蒸發耦合工藝中用于脫水的有機-無機雜化膜及其制備方法。

背景技術

乳酸乙酯是一種重要的精細化工原料，食品工業廣泛用于香料、香料增效劑及酒類添加劑，可用來調配食用香精、酒用香精和食品調味增香劑，也可以用來調制軟飲料和酒類飲料。由于乳酸乙酯含有不對稱碳原子，因此具有兩種光學異構體，也是一種具有光學活性的重要工業溶劑，可用做硝化纖維、醋酸纖維、醇酸樹脂、貝殼松酯、馬尼拉樹脂、松香、蟲膠、乙烯樹脂、油漆等的溶劑，同時還是人造珍珠類的高級溶劑。其他工業還被用來做增塑劑，在不對稱合成中可以用來合成具有光學活性的羧酸酯，制藥中用作壓制藥片的潤滑劑、藥物心得靜中間體等等。因此在食品、釀酒、化工、醫藥等行業有廣泛用途。傳統的乳酸乙酯生產是以乳酸和乙醇為原料，以濃硫酸作為催化劑，用苯、甲苯、作為帶水劑除去反應中的水來直接酯化合成乳酸乙酯。對于酯化反應即使脫出反應產物水將大大推動酯化反應進行，目前開發的技術有精餾法、分子篩干燥法等脫除酯化反應水分直接合成乳酸乙酯，這些方法也存在反應溫度高導致能耗大、原料損耗大導致費用高等缺點，因而完全有必要開發新型的乳酸乙酯合成工藝，既有較高的酯化反應轉化率和乳酸乙酯產率，又能實現低反應溫度、低能耗和低成本生產。

滲透蒸發(pervaporation，簡稱PV或PVAP)也稱滲透汽化，是目前膜分離研究領域的熱點之一。作為液體混合物的新型分離技術，滲透蒸發具有高效、節能、工藝簡單、環境友好等特點，被譽為“綠色技術”，將滲透汽化用于酯化反應脫水很有實際意義。由于該耦合工藝中只有水透過膜發生相變并分離，因此具有較好的節能效果。Waldburge等人認為相對于常規酯化工藝，酯化膜反應器可降低75％的能耗，降低50％的操作成本。滲透蒸發膜材料的選擇和膜的制備是耦合工藝的關鍵。通過對現有膜材料的改性可以制得優良的用于滲透蒸發-酯化反應耦合工藝的滲透蒸發脫水膜。

現有的用于酯化反應-滲透蒸發耦合工藝的滲透蒸發膜可以分為以沸石為主的無機膜材料，以聚乙烯醇、殼聚糖等為主的親水性膜材料，采用CS-TEOS有機-無機雜化膜材料用于酯化反應-滲透蒸發脫水未見文獻報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于酯化反應的滲透蒸發膜及其制備方法，將以該方法制備的CS-TEOS雜化膜用于酯化反應-滲透蒸發脫水，具有較高的脫水性能和對乳酸乙酯生成的促進性能。

本發明提供的用于酯化反應的滲透蒸發膜是以殼聚糖和正硅酸乙酯為原料，按照殼聚糖和正硅酸乙酯質量比10～50∶0.5～1進行配料其制備方法包括如下步驟：

1)將殼聚糖(CS)溶解乙酸水溶液甲，水浴中攪拌至殼聚糖完全溶解，制得殼聚糖水溶液；

2)過濾后加入正硅酸乙酯(TEOS)，室溫下攪拌，靜置脫泡，得到鑄膜液；

3)將鑄膜液倒在有機玻璃板上，用刮刀刮膜，通風干燥，在120℃下熱處理，得CS-TEOS雜化膜。

本發明提供的用于酯化反應的滲透蒸發膜的制備方法包括如下步驟：

1)將殼聚糖(CS)溶解乙酸水溶液中，于80℃水浴中攪拌至殼聚糖完全溶解，制得殼聚糖水溶液；

2)過濾后加入正硅酸乙酯(TEOS)，室溫下攪拌2小時后靜置脫泡，得到鑄膜液；

3)將鑄膜液倒在有機玻璃板上，用刮刀刮膜，20～30℃下通風干燥48小時，在120℃下熱處理2小時，得CS-TEOS雜化膜。

步驟1)所述的乙酸水溶液是2％的乙酸水溶液。

步驟1)所述的殼聚糖水溶液是2％的殼聚糖水溶液。

將上述制得的CS-TEOS雜化膜用于酯化反應-滲透蒸發耦合過程中脫水提高乳酸乙酯產率，水滲透通量達97.5g·m^-2h^-1，乳酸乙酯產率由66.4％提高到80.0％。

本發明的優點在于：膜制備過程簡單，可控性強。原料來源豐富，價格低廉，制膜成本低。CS-TEOS雜化膜用于酯化反應-滲透蒸發耦合過程中脫水提高乳酸乙酯產率，水滲透通量達97.5g·m^-2h^-1，乳酸乙酯產率可由66.4％提高到80.0％。

具體實施方式

實施例1