[發(fā)明專利]一種海藻酸鈉滲透汽化雜化膜的制備及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210247999.0
• 申請(qǐng)日: 2012-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102743981A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董銳;孫曉斌;張建勛;周健;卓嬋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類號(hào): B01D71/42
• 分類號(hào): B01D71/42;B01D71/06;B01D71/02;B01D67/00;B01D69/12;C07C29/76;C07C31/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分離膜領(lǐng)域，具體涉及一種用于分離醇水溶液的滲透汽化雜化膜、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

甲醇柴油由于品質(zhì)優(yōu)良，穩(wěn)定性好，市場(chǎng)可操作性強(qiáng)，使其在生物柴油領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景，它的推廣符合我國(guó)新能源政策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。目前，生物柴油生產(chǎn)企業(yè)通常采用離子交換樹脂、精餾等方法分離提純甲醇水溶液，但其過(guò)程復(fù)雜，能耗較高，使生物柴油的生產(chǎn)成本增加，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中優(yōu)勢(shì)不明顯。

滲透汽化是用于液體混合物分離的一項(xiàng)新型膜技術(shù)，利用各組分間滲透壓差為驅(qū)動(dòng)力，依靠各組分在膜中溶解和擴(kuò)散速率差異達(dá)到分離目的。該技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是低能耗，操作簡(jiǎn)單，過(guò)程無(wú)污染。目前，關(guān)于乙醇、異丙醇等醇水溶液的滲透汽化分離技術(shù)趨于成熟，已初步實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，但甲醇水溶液的滲透汽化分離仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，國(guó)內(nèi)外的有關(guān)研究報(bào)道不多。原因是與乙醇、異丙醇等分子相比，甲醇的分子結(jié)構(gòu)、極性與水很相似，導(dǎo)致甲醇與水在分離膜中的吸附作用相競(jìng)爭(zhēng)，從而使甲醇和水難以分離。

中國(guó)專利申請(qǐng)200710071441.0提出的高通量海藻酸鈉與二甲基烯丙基銨絡(luò)合物滲透汽化膜的制備方法，通過(guò)海藻酸鈉與二甲基二烯丙基銨絡(luò)合交聯(lián)再水解，實(shí)現(xiàn)既提高膜分離性能又提高了膜通量。但該方法制備的是一種純有機(jī)聚合物的分離層，在使用過(guò)程中，存在膜耐溫性較差，機(jī)械強(qiáng)度不高，使用壽命短等缺點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用價(jià)值有限。

中國(guó)專利申請(qǐng)200710040764.3公開(kāi)了一種有機(jī)-無(wú)機(jī)滲透汽化分離膜的制備方法，通過(guò)在大孔陶瓷膜表面化學(xué)氣相沉積、接枝聚合和開(kāi)環(huán)反應(yīng)，制備了以無(wú)機(jī)陶瓷膜為載體的親水性復(fù)合滲透汽化膜。該膜在分離甲醇水溶液時(shí)效果良好，但是該方法制備過(guò)程復(fù)雜，反應(yīng)條件苛刻，成本高昂，且制備過(guò)程中需要使用毒性較大的有機(jī)溶劑。

中國(guó)專利申請(qǐng)200610052633.2公開(kāi)了一種中空纖維滲透汽化透水復(fù)合膜的制備方法，將聚乙烯醇和海藻酸鈉共混交聯(lián)制得中空纖維復(fù)合膜。該方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，適用與多種醇水溶液的分離。但是中空纖維膜在使用過(guò)程中易出現(xiàn)斷絲問(wèn)題，且抗污染性差，系統(tǒng)不易長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，而平板膜在這方面有著較大優(yōu)勢(shì)。

目前，專利中未見(jiàn)海藻酸鈉雜化膜的研究，海藻酸鈉是一種常用的滲透汽化脫水膜材料，其來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，且親水性較好，但是純海藻酸鈉膜機(jī)械強(qiáng)度不夠，不能滿足滲透汽化使用條件。磷鎢酸、硅鎢酸或雜多酸等屬于無(wú)機(jī)雜多酸，具有特殊的離散分子結(jié)構(gòu)，對(duì)水分子有著很強(qiáng)的吸附性能，將其引入海藻酸鈉介質(zhì)中，不僅可以改善海藻酸鈉膜力學(xué)性能不足的缺點(diǎn)，也顯著提高了其滲透汽化分離性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高選擇性，高通量，穩(wěn)定性良好的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜的制備方法及在對(duì)甲醇水溶液的分離性能研究。

本發(fā)明一方面涉及一種用于分離甲醇水溶液的滲透汽化雜化膜，其特征在于，制備雜化膜的原料包括海藻酸鈉和無(wú)機(jī)酸，制備雜化膜的步驟包括：利用海藻酸鈉與無(wú)機(jī)酸進(jìn)行共混雜化得到鑄膜液；利用溶液澆鑄法制成用于分離甲醇水溶液的海藻酸鈉滲透汽化雜化膜。

本發(fā)明另一方面還涉及上述分離甲醇水溶液的滲透汽化雜化膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

b)鑄膜液的配置：配制海藻酸鈉水溶液，將無(wú)機(jī)酸配制成水溶液，將無(wú)機(jī)酸溶液緩慢加入到海藻酸鈉溶液中，持續(xù)攪拌形成均相透明溶液；

b)基膜處理：將基膜裁成一定尺寸，浸泡于2-5wt％聚丙烯腈的有機(jī)溶液中，室溫下保持20-40min，接著先后于25-35℃、50-70℃下水浴1-2h，室溫下晾干，待用；

c)涂膜：將基膜置于模具中，用刮膜刀將鑄膜液均勻涂覆于基膜表面，然后在60-70℃下真空干燥12h以上，將所得膜浸泡于交聯(lián)溶液中交聯(lián)，最后用去離子水反復(fù)洗滌除去未反應(yīng)的雜質(zhì)，干燥，得到海藻酸鈉雜化膜。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，其特征在于，所述的步驟a中無(wú)機(jī)酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-8％，不包括0，優(yōu)選為2-6％；海藻酸鈉溶液的質(zhì)量份數(shù)為2-10％，優(yōu)選為4-6％。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，其特征在于，所述的步驟a中的無(wú)機(jī)酸為磷鎢酸、硅鎢酸或雜多酸，優(yōu)選為磷鎢酸。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，其特征在于，所述的步驟a中還包括調(diào)節(jié)的均相溶液的pH，使其在6-8之間。將所得溶液經(jīng)2#砂型漏斗過(guò)濾，除去不溶物，靜置，脫泡得鑄膜液；。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，其特征在于，所述的步驟b中使用的有機(jī)溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或四氫呋喃。