[發(fā)明專利]一種聚乙烯醇縮丁醛在分離乙醇/水體系膜材料中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210416314.0
• 申請(qǐng)日: 2012-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN103768946A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張紅漫;張全;張林;關(guān)浩;黃和
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號(hào): B01D61/00
• 分類號(hào): B01D61/00;B01D61/36;B01D71/38;B01D71/42;B01D71/68;B01D69/12;B01D67/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚乙烯醇縮丁醛在分離乙醇/水體系膜材料中的應(yīng)用，以及可用于滲透汽化優(yōu)先透醇的聚乙烯醇縮丁醛膜材料及其制備方法，屬于滲透汽化膜分離領(lǐng)域。

背景技術(shù)

20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)促使了人們對(duì)可再生能源——利用纖維素發(fā)酵法制備燃料乙醇與節(jié)能分離工藝的研究。利用生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的過(guò)程中，當(dāng)發(fā)酵液中乙醇的含量達(dá)到一定濃度時(shí)（5wt%-8wt%），會(huì)嚴(yán)重抑制發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，因此必須將乙醇從發(fā)酵液中連續(xù)的分離出來(lái)，才能保證生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性。

傳統(tǒng)的分離工藝如蒸餾因其能耗大，而且當(dāng)乙醇的濃度達(dá)到95.6wt%，乙醇與水會(huì)形成共沸物，利用蒸餾技術(shù)很難將其分離。滲透汽化技術(shù)作為一種新興的膜分離技術(shù)，由于其分離原理是利用膜對(duì)液體混合物中組分的溶解擴(kuò)散性能不同來(lái)實(shí)現(xiàn)其分離的一種膜過(guò)程，因此特別適用于近沸點(diǎn)、恒沸點(diǎn)混合物體系的分離，同時(shí)該方法具有分離效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等顯著優(yōu)點(diǎn)。利用滲透汽化技術(shù)分離乙醇/水體系逐步受到人們的重視。

目前研究的高分子優(yōu)先透醇膜材料主要包括聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚三甲基硅丙炔(?PTMSP?)，PDMS由于其具有較高的自由體積分?jǐn)?shù)，憎水性較強(qiáng)，是典型的憎水性膜材料，PTMSP由于其特有的自由體積對(duì)于乙醇/水體系也具有較好的分離性能，但是兩者本身也存在著各自的缺陷。聚二甲基硅氧烷其自身成膜性、機(jī)械性能差，而且單純的PDMS對(duì)于乙醇的分離選擇性和滲透通量均較低，PTMSP由于在使用過(guò)程中溶于老化造成分離性能的下降，兩者都難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的要求。人們對(duì)此進(jìn)行各種改進(jìn)如添加無(wú)機(jī)粒子，如“一種滲透汽化優(yōu)先透醇沸石填充硅橡膠復(fù)合膜的制備方法”（CN101264429A）公開了一種將經(jīng)氫氟酸處理后的MFI型沸石添加到PDMS中制備的優(yōu)先透醇膜，該方法制備的膜通量非常低滲透通量?jī)H有132.7?g/m²h，因此不適于工業(yè)應(yīng)用。又如對(duì)PDMS進(jìn)行交聯(lián)和共混和共聚如Krantz的專利USP3，68,273公示了使用特定聚合度的聚合原料通過(guò)多步反應(yīng)（包括高溫反應(yīng)）制備聚硅氧烷-聚苯醚嵌段共聚物滲透汽化優(yōu)先透醇膜的方法。然而該合成方法局限性大，合成條件較為苛刻。為此人們致力于研制性能更優(yōu)越的優(yōu)先透醇膜材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種新的用于乙醇/水體系的優(yōu)先透醇膜材料及其制備方法，該膜可以用于滲透汽化優(yōu)先透醇膜材料，分離效果好。

本發(fā)明聚乙烯醇縮丁醛（PVB）在分離乙醇/水體系膜材料中的應(yīng)用。特別是在優(yōu)先透醇膜材料中的應(yīng)用。

聚乙烯醇縮丁醛（PVB）可以采用本領(lǐng)域現(xiàn)有的PVB樹脂，PVB樹脂是聚乙烯醇和丁醛在水中經(jīng)鹽酸催化縮合而成的熱塑性高分子化合物。

本發(fā)明提供一種優(yōu)先透醇膜，以底膜為支撐材料，在底膜的一側(cè)或雙側(cè)表面覆蓋聚乙烯醇縮丁醛膜，構(gòu)成優(yōu)先透醇膜。底膜可以為超濾膜、微濾膜等中的任意一種，底膜優(yōu)選為陶瓷膜、聚砜膜、聚偏氟乙烯膜、醋酸纖維素膜中的任意一種。底膜表面上聚乙烯醇縮丁醛膜的厚度為0.0001～10mm，優(yōu)選為0.01～1mm。

本發(fā)明提供一種優(yōu)先透醇膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備鑄膜液

將聚乙烯醇縮丁醛與溶劑混合，攪拌形成均勻的鑄膜液；

（2）刮膜以及后處理

將制備好的鑄膜液涂覆在底膜上，經(jīng)過(guò)脫出溶劑和熱處理過(guò)程，得到優(yōu)先透醇膜。

步驟（1）中所述的溶劑可以為三氯甲烷、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺中的任意一種。制備鑄膜液過(guò)程中，可以采用超聲脫泡等方法，脫除攪拌過(guò)程產(chǎn)生的氣泡。鑄膜液中聚乙烯醇縮丁醛的重量含量一般為3%～50%，優(yōu)選為5%～30%。

步驟（2）中所述的底膜也可以為聚砜、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素等超濾膜中的任意一種。脫出溶劑一般在室溫（20℃）下進(jìn)行，也可以在50℃下的溫度下進(jìn)行，如果溶劑的沸點(diǎn)較高，可以采用真空等方式加快溶劑脫出速度。脫出溶劑后進(jìn)行熱處理，熱處理一般在50～100℃下處理1～24小時(shí)，優(yōu)選處理2～10小時(shí)。

與現(xiàn)有的膜材料相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、操作方便。

（2）本發(fā)明制備的膜機(jī)械性能好。

（3）本發(fā)明制備的膜，分離效果突出。

附圖說(shuō)明

圖1聚乙烯醇縮丁醛在8?wt%乙醇溶液中的溶脹性能。

圖2?不同料液溫度的膜的滲透汽化性能。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明主要是提供一種可以用于滲透汽化優(yōu)先透醇膜的新材料及其制備方法。