[發(fā)明專利]一種制備有機滲透汽化膜的方法

有效

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• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102274693A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 金萬勤;衛(wèi)旺;趙旭紅;徐南平
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10;B01D67/00;B01D61/36
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

本發(fā)明涉及一種制備與調控有機滲透汽化膜的技術，具體是指通過利用“反應抑制與界面潤濕”協(xié)同作用來調控有機滲透汽化膜的微觀化學結構和微觀組織結構以及有機分離層與支撐層之間的界面結合強度。

背景技術

滲透汽化過程是很好的分離液體混合物的方法，包括有機物水溶液的脫水，水中有機物的分離，二元有機混合物的分離等。有機膜材料被廣泛用于滲透汽化過程。有機滲透汽化膜由于其價格便宜，成膜性好，已成為滲透汽化膜制備的首選材料。然而，目前仍缺乏有效手段實現膜微觀化學結構和微觀組織結構的可控制備。對于滲透汽化膜來說，分離層與支撐層之間的界面結合關系著膜的長期穩(wěn)定性。另外，對于實際的膜制備來說，關鍵是如何同時提高膜的滲透性和選擇性。如果具有一種簡便的方法，可以同時實現上述的目的，對于滲透汽化膜的發(fā)展來說，是非常有利的。

傳統(tǒng)的方法是從控制涂膜溶液的交聯(lián)度、或者通過引入無機相制備混合基質膜的方法實現膜性能的優(yōu)化。交聯(lián)度是通過改變交聯(lián)劑種類、含量或交聯(lián)時間來控制。混合基質膜是通過無機引入物的假如實現，基質膜材料性能的優(yōu)化。這些方法，可控優(yōu)化的空間較小，而且最終的性能還不能夠實現滲透通量和分離性能的同時增加。這些方法很難實現分離層與支撐層界面結合力的提高，還得通過在分離層與支撐層的界面引入反應活性基團或者等離子體處理的方法，實現分離層與支撐層之間結合性能的提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了解決目前滲透汽化膜不能實現微觀化學結構和微觀組織結構以及分離層與支撐層之間的界面結合同時能夠被調控的問題，提出了一種制備有機滲透汽化膜的方法。

本發(fā)明的技術方案為：提出利用“反應抑制與界面潤濕”協(xié)同作用來調控有機滲透汽化膜的微觀化學結構和微觀組織結構以及有機聚合物分離層與支撐層之間的界面結合。通過在涂膜溶液中加入“雙組分的調節(jié)劑”來實現“反應抑制與界面潤濕”的協(xié)同作用，從而達到控制有機滲透汽化膜的微觀化學結構和微觀組織結構以及有機聚合物分離層與支撐層之間的界面結合的目的。本發(fā)明的所述的滲透汽化復合膜是由多孔支撐體(包括無機支撐體和有機支撐體)和制備在多孔支撐體上的有機聚合物分離層組成。

本發(fā)明的具體技術方案為：一種制備有機滲透汽化膜的方法，其具體步驟如下：

(1)對支撐體進行羥基化或者表面接枝預處理；

(2)將制備滲透汽化分離層所用的聚合物溶于溶劑中，攪拌均勻；

(3)加入交聯(lián)劑和雙功能調節(jié)劑(兩種物質復配)，攪拌均勻后加入催化劑，再攪拌均勻后，靜置脫泡即得制備有機分離層的涂膜溶液；

(4)將步驟(3)制得的涂膜溶液涂覆于在步驟(1)所得到的支撐體上，成形后即得到微觀化學結構和微觀組織結構以及分離層與支撐層之間的界面結合同時被優(yōu)化的有機滲透汽化膜。

上述步驟(2)中的溶劑加入質量以制備滲透汽化分離層所用的聚合物的質量為基準，為聚合物質量的1-20倍，優(yōu)選為聚合物質量的8-20倍。

上述步驟(3)中交聯(lián)劑的加入質量以聚合物質量為基準，為聚合物質量的0.5％-20％；雙功能調節(jié)劑(兩種物質復配)的加入質量以聚合物質量為基準，為聚合物質量的0.1％-20％，優(yōu)選為聚合物質量的1％-18％；其中雙功能調節(jié)劑中，兩種物質復配的比例是1/10-9/10。

上述步驟(3)中催化劑加入質量為聚合物質量的0.05％-10％，優(yōu)選為聚合物質量的0.5％-5％。

優(yōu)選步驟(2)中攪拌速度為150-2000rpm，攪拌時間為0.5-12小時；步驟(3)中加入交聯(lián)劑和雙功能調節(jié)劑，以及加入催化劑后攪拌速度均為150-1500rpm，攪拌時間均為0.5-12小時。

步驟1中所述的支撐體為無機支撐體或者有機支撐體，其中所述的無機支撐體可以是莫來石、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂、SiO₂中的一種材料或幾種的復合材料的支撐體，支撐體的形狀為片狀、管狀或中空纖維支撐體；所述的有機支撐體可以是聚醚砜、聚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、醋酸纖維素、聚丙烯腈或聚偏二氟乙烯，其形狀為多孔片式支撐體或者中空纖維支撐體。

所述步驟2中所用的聚合物為聚二甲基硅氧烷、聚辛基甲基硅氧烷、聚乙二醇、聚乙烯醇或殼聚糖中的任意一種。

所述的步驟2中所用的溶劑為水、甲醇、乙醇、正己烷、正庚烷、正辛烷、苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷或四氫呋喃中的任意一種。