[發明專利]一種提高滲透汽化膜對水分離選擇性的表面改性方法

無效

• 申請號: 200710067017.9
• 申請日: 2007-02-01
• 公開（公告）號: CN101053792A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 王新平;張偉
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B01D71/82
• 分類號: B01D71/82;B01D67/00;B01D69/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 陳小良

技術領域

本發明涉及一種提高滲透汽化膜對水分離選擇性的表面改性方法，尤其是指一種用馬來酸酐對殼聚糖高分子膜、聚乙烯醇高分子膜表面進行改性處理的方法。

技術背景

根據溶解-擴散模型，分離膜的表面結構和性質是影響膜分離性能的一個重要因素。大量研究表明表面帶有疏水性基團的分離膜有利于提高其對有機物的分離選擇性，而表面帶有親水性基團則有利于增強對水的選擇吸附，對于有機物/水混合分離體系而言有利于提高對水的分離選擇性。所以調節、優化分離膜表面性質是制備高性能分離膜的重要方法之一，膜表面改性能有效提高滲透汽化分離膜的分離通量或分離因子，因此表面改性研究已成為滲透汽化分離膜研究的一個重要方向。

什么樣的化學基團能有效提高膜對水的分離選擇性，這對于滲透氣化膜的改性具有重要的意義。我們曾研究了一系列表面帶有氨基、羥基、羧基等不同基團的聚苯乙烯滲透汽化分離膜對乙醇/水混合體系的分離性能。結果發現，聚苯乙烯表面不同基團對水的分離選擇性有很大的影響，表面帶有羧基的聚苯乙烯對水的分離選擇性最好。殼聚糖膜、聚乙烯醇膜以及纖維素膜來源豐富、價格低廉。而且這些膜的分子鏈上具有氨基或羥基等活性基團，很容易發生接枝反應。殼聚糖、聚乙烯醇以及纖維素滲透汽化分離膜已得到廣泛的研究，被認為具有廣泛的應用前景。為此，我們設想對上述膜的表面進行羧基化改性，以提高它們的分離性能。

發明內容

本發明就是依據現有的科學理論，針對現行技術中的不足，進一步提出了一個實際可行的膜表面改性處理方法，可以使殼聚糖高分子膜、聚乙烯醇高分子膜在選擇透過性方面具有更優特性，并保持或提高其滲透通量。本發明是通過下述技術方案得以實現的：

對殼聚糖高分子膜、聚乙烯醇高分子膜改性處理的方法，其特征在于是通過下述步驟進行的：

一種提高滲透汽化膜對水分離選擇性的表面改性方法，其特征在于是通過下述步驟進行的：

(1)準備好殼聚糖高分子膜、聚乙烯醇高分子膜留作備用；

(2)配制濃度為0.05mol/L以上的馬來酸酐的丙酮溶液，作為改性液；

(3)把備用的高分子膜浸泡于改性液中，溫度控制在10～60℃下進行反應；

(4)將反應后的高分子膜浸泡在重量百分比為15～40％丙酮水溶液中清洗，除去膜表面殘留的馬來酸酐；

(5)最后將改性后的高分子膜放置于真空烘箱中干燥。

上述的表面改性方法，作為優選，所述殼聚糖高分子膜表面進行羧基化，采用戊二醛對殼聚糖進行交聯，然后再對戊二醛交聯的殼聚糖高分子膜進行表面羧基化改性，可以得到更好的效果，其中戊二醛在殼聚糖高分子膜中的重量百分比為0.5～2.0％為效果更佳；對于聚乙烯醇高分子膜進行表面羧基化，采用相同的方式，也可以提高膜性能。

上述的表面改性方法，作為優選，所述的改性液濃度為0.1～0.2mol/L的馬來酸酐的丙酮溶液。

上述的表面改性方法，作為優選，所述的高分子膜與改性液進行反應的溫度控制在40～50℃。

上述的表面改性方法，作為優選，所述的高分子膜浸泡在重量百分比為20～30％丙酮水溶液中清洗。

上述的表面改性方法，作為優選，所述的改性后的高分子膜放置于20～45℃的真空烘箱中進行干燥。

本發明的有益效果，依據現有的理論分析及相關實驗證實，不僅上述交聯的殼聚糖膜、聚乙烯醇膜進行改性后可以得到良好的效果，而且大量數據證實了未進行交聯的殼聚糖膜、或進行了交聯的聚乙烯醇膜、甚至是相應的纖維素膜表面進行相應的羧基化改性，同樣可以取得良好的對水分離的效果。而且，本發明中所采用的源料來源廣泛、價格低廉，可大大降低分離膜的成本。

附圖說明

圖1采用FTIR-ATR分析法表征馬來酸酐進行表面改性后殼聚糖/戊二醛交聯殼聚糖膜表面的化學組成

圖2GA-CS馬來酸酐處理前后Cls的XPS譜圖

圖3殼聚糖膜表面接觸角隨反應時間的變化關系

圖4乙醇/水分離體系馬來酸酐反應時間對滲透汽化分離性能的影響

圖5經過表面改性的膜隨料液溫度的變化與膜通量的變化之間的關系

圖6交聯劑戊二醛在殼聚糖膜中的含量對膜分離性能的影響

圖7聚乙烯醇高分子膜(PVA)的表面羧基化處理前后對膜的性能影響關系

具體實施方式

為了實現上述發明首先需要制備高分子膜。