[發明專利]一種類型優先透醇膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210424902.9
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN102921311A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 張衛東;楊憲雪;李琳琳;夏純杰;劉君騰;任鐘旗;于燕萍;賈偉
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01D71/36
• 分類號: B01D71/36
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種類型優先透醇膜的制備方法。

背景技術

隨著石油資源的過度消耗和人們對環境保護意識的不斷增強，尋找與研究環境友好的石油能源替代品，緩解對石油資源依賴的局面，成為各國解決能源危機的主要途徑，尤其近年來燃料乙醇的開發利用受到了高度重視。

燃料乙醇目前主要是采用生物發酵法生產的，而乙醇發酵是典型的產物抑制過程，當發酵液中乙醇濃度達到5wt%時，發酵就明顯變慢，當達到8-12wt%時，發酵就會停止，為了確保發酵過程連續順利地進行，需要將發酵液中乙醇原位分離出來。而滲透汽化的特點是分離效率較高、流程比較簡單、對微生物沒有毒害作用，且可以原位分離發酵液中的乙醇，因此滲透汽化用于乙醇的連續發酵過程分離低濃度乙醇水溶液受到了廣泛關注，這一過程的關鍵在于滲透汽化優先透醇膜，而優先透醇膜的關鍵又在于優先透醇膜材料。

目前最常用的優先透醇膜材料是聚二甲基硅氧烷（PDMS），但是PDMS膜的滲透通量低，不能滿足工業要求，因此開發新型的膜材料勢在必行。本發明的關鍵是開發了一種新型優先透醇膜，它是由成膜單體RSiX₃在催化劑的作用下通過自身水解縮合而形成的，當分離低濃度乙醇水溶液時，該膜的滲透通量比PDMS膜高1~2個數量級，分離因子約為5，這將對乙醇發酵-分離耦合過程有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種類型優先透醇膜的制備方法。

一種類型優先透醇膜，是由成膜單體RSiX₃在催化劑二月桂酸二丁基錫（DBTL）的作用下，在底膜上經涂布法制備而成的膜。

本發明的優先透醇膜的制備方法包括以下步驟：

（1）將底膜平鋪在培養皿內，用無水乙醇浸漬，待乙醇完全填充膜孔后，用去離子水噴淋于膜的表面。在乙醇的引導下，去離子水滲透到膜孔中并取代乙醇填充膜孔，以防止涂膜時活性層鑄膜液的孔滲。

（2）向燒杯中加入成膜單體RSiX₃，溶劑以及催化劑二丁基二月桂酸錫（DBTL），攪拌均勻并靜置脫泡得到鑄膜液，其中成膜單體RSiX₃中X為乙氧基（-OCH₂CH₃）或甲氧基（-OCH₃），R為疏水基團。

（3）將配好的鑄膜液涂在底膜上，在真空干燥箱中于30℃下放置1h，待致密層基本形成后，再升至適當的成膜溫度并抽真空，該狀態下放置24h即可得到完整的膜。

所述的底膜為聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）疏水膜。

所述的RSiX₃:溶劑:DBTL的質量比為5:(5-20):(0.1-1.0)，優選RSiX₃:溶劑:DBTL的質量比為5:(10-15):(0.2-0.4)。

所述的成膜單體RSiX₃優選乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）和三氟丙基三乙氧基硅烷（TFPTES）。

所述的溶劑為正庚烷、正己烷。

所述的成膜溫度為30-120℃。

本發明方法得到的優先透醇膜應用于滲透汽化分離低濃度乙醇水溶液，滲透汽化分離溫度為25-55℃，乙醇水溶液濃度為5-12wt％時，滲透通量為2000-20000?g/(m²·h)，分離因子約為5。

本發明提供的優先透醇膜的制備方法中，成膜單體通過硅烷化反應生成納米薄層，因其分離層厚度極薄可以使膜的滲透通量得到大幅度提高；膜表面基團是疏水性很強的Si-O-Si骨架和疏水基團R基，有利于乙醇的優先吸附，進而有利于低濃度的乙醇水溶液的分離。?

附圖說明

圖1?實施例3制得的滲透汽化優先透醇膜表面SEM圖

圖2?實施例3制得的滲透汽化優先透醇膜截面SEM圖

具體實施方式

以下通過具體實例對本發明作進一步說明，但本發明的保護內容不局限于以下實施實例。

實施例1

（1）將聚偏氟乙烯（PVDF）底膜平鋪在培養皿內，用無水乙醇浸漬，待乙醇完全填充膜孔后，用去離子水噴淋于膜的表面。在乙醇的引導下，去離子水滲透到膜孔中并取代乙醇填充膜孔，以防止涂膜時活性層膜液的孔滲。

（2）向燒杯中加入成膜單體乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）5g，溶劑正庚烷5g，催化劑二丁基二月桂酸錫（DBTL）0.1g，攪拌均勻并靜置脫泡得到鑄膜液。