[發(fā)明專利]一種聚乙烯醇/聚醚砜滲透蒸發(fā)復(fù)合膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810106230.0
• 申請(qǐng)日: 2008-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN101574629A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜忠義;郭瑞麗;祖鳳華;吳洪;樸佳銳;方新;馬曉聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司;天津大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/38
• 分類號(hào): B01D71/38;B01D71/68
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 謝小延

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分離水/有機(jī)(水/乙二醇)混合物的聚乙烯醇/聚醚砜滲透蒸發(fā)復(fù)合膜的制備方法。

背景技術(shù)

為了開發(fā)高通量的滲透蒸發(fā)透水膜，許多研究者通過制備非對(duì)稱的膜結(jié)構(gòu)來降低膜厚度。這種膜由超薄致密的活性分離層和有孔支撐層構(gòu)成，活性皮層與支撐層可以用不同材料制作，所以它的每層材料都能夠單獨(dú)優(yōu)化，活性皮層可以優(yōu)化到理想的選擇透過性，支撐層可以達(dá)到最佳的強(qiáng)度和耐壓密性。從而使得復(fù)合后的膜具有高的選擇性和滲透通量的同時(shí)還能夠保持很好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。

通常復(fù)合膜的支撐層是通過相轉(zhuǎn)化技術(shù)制得的非對(duì)稱超濾膜，其中以聚砜、聚醚砜、磺化聚砜、聚丙烯腈、聚酰亞胺和聚偏氟乙烯膜材料制成的支撐層最為常見。滲透蒸發(fā)脫水復(fù)合膜的活性分離層材料為親水性的高分子材料如聚乙烯醇、殼聚糖、聚丙烯酸等。存在的問題是相對(duì)親水性的透水膜材料，支撐層的超濾膜材料疏水性較強(qiáng)，造成親水性的活性分離層和疏水性的支撐層之間有低的界面作用力，致使親水性活性分離層很難均勻涂敷到支撐層表面，且容易在活性分離層和支撐層界面之間形成缺陷，影響膜的分離性能。由此改善支撐層親水和粘結(jié)性來增強(qiáng)活性分離層和支撐層之間的界面作用力成為人們研究的焦點(diǎn)，主要方法有：(1)用對(duì)親水的活性分離層和疏水的支撐層均有親和力的偶聯(lián)劑或表面活性劑改性；(2)對(duì)支撐層進(jìn)行本體或表面親水改性以提高其表面能。

滲透蒸發(fā)脫水復(fù)合膜關(guān)鍵之一就是復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，由于親水性活性分離層在水溶液中易溶脹。如果活性分離層和支撐層溶脹程度不同，在界面處就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過一定臨界值后，活性層和支撐層就會(huì)發(fā)生脫離。因此活性分離層和支撐層之間界面作用力調(diào)控是制備滲透蒸發(fā)復(fù)合膜和超薄活性分離層的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種將聚醚砜支撐層經(jīng)處理引入與活性分離層具有反應(yīng)活性的界面反應(yīng)交聯(lián)劑，增加復(fù)合膜支撐層和活性分離層之間的界面作用力，從而提高聚乙烯醇滲透蒸發(fā)膜的滲透蒸發(fā)性能和穩(wěn)定性的一種聚乙烯醇/聚醚砜滲透蒸發(fā)復(fù)合膜的制備方法。

本發(fā)明的聚乙烯醇/聚醚砜滲透蒸發(fā)復(fù)合膜的制備方法是通過如下步驟實(shí)現(xiàn)的：

(1)支撐層改性：將截留分子量為20000-30000的聚醚砜支撐層置于0.05-5wt％的界面反應(yīng)交聯(lián)劑硼砂水溶液浸泡6-12小時(shí)，取出，晾干；

(2)活性分離層鑄膜液的配制：將聚合度1650～2500的聚乙烯醇溶于80-95℃去離子水中，制成聚乙烯醇質(zhì)量濃度為1-7wt％的鑄膜液，冷卻至20-25℃，用篩網(wǎng)過濾以除去雜質(zhì)，脫泡后備用；

(3)復(fù)合膜的制備：將經(jīng)步驟(1)處理的聚醚砜支撐層(PES)置于步驟(2)制備的活性分離層膜液，通過浸涂法在聚醚砜基膜上制得厚度為1-8μm聚乙烯醇(PVA)活性分離層，在20-25℃干燥后即為所制得的復(fù)合膜；

(4)復(fù)合膜活性分離層表面交聯(lián)處理：將步驟(3)所制備的復(fù)合膜置于含有占總體積為5-20vol％戊二醛(GA)和0.1-0.15vol％HCl的丙酮溶液中，處理溫度為20-50℃，處理時(shí)間為0.5-5小時(shí)，得到表面交聯(lián)聚乙烯醇/聚醚砜滲透蒸發(fā)復(fù)合膜。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：該方法制備復(fù)合膜過程簡(jiǎn)單，條件易控。制得的表面交聯(lián)聚乙烯醇/聚醚砜復(fù)合膜的滲透蒸發(fā)分離水和乙二醇混和物，具有較高的滲透通量?，F(xiàn)有的表面交聯(lián)聚乙烯醇均質(zhì)膜對(duì)水和乙二醇混合物的滲透通量?jī)H為211g/(m²h)，而本發(fā)明所制備的表面交聯(lián)聚乙烯醇/聚醚砜復(fù)合膜對(duì)水和乙二醇混合物的滲透通量可達(dá)到445g/(m²h)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

聚乙烯醇/聚醚砜滲透蒸發(fā)復(fù)合膜(膜1)的制備

稱取7.5g聚合度為1750的聚乙烯醇(PVA)和492.5g去離子水放入三口燒瓶中，放入90℃的恒溫水浴中加熱，900r/min轉(zhuǎn)速攪拌下溶解1小時(shí)。全部溶解后降至25℃，過濾除去不溶物，靜置脫泡，制成質(zhì)量濃度為1.5％的聚乙烯醇活性分離層鑄膜液。