[發明專利]一種優先透醇無機粒子/PVDF復合膜的制備方法

有效

• 申請號: 201310696862.8
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103691325A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 展俠;劉吉輝
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/12;B01D71/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種可用于滲透汽化優先透醇無機粒子/PVDF復合膜的制備方法，屬于滲透汽化膜分離領域。

背景技術

目前國內外研究的優先透醇滲透汽化膜，大多為疏水性致密膜，如聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅丙炔等，由于其自身疏水性，且致密膜在低濃度乙醇水溶液中的溶脹度較低，小分子在致密膜中傳質阻力較大，造成致密膜滲透通量均較低，一般均低于2.0kg/m²h，無法滿足滲透汽化優先透醇膜的工業應用要求。本發明的關鍵在于采用以多孔無機粒子與疏水性PVDF為原材料，采用浸沒沉淀相轉化法制備無機粒子/PVDF復合膜。一方面制得的復合膜具有多孔非對稱結構，大大減少了小分子在膜內的傳質阻力，另一方面無機粒子對PVDF也起到增強作用，利用無機粒子的多孔結構對乙醇的優先選擇性提高乙醇/水分離因子，可以在保持一定分離效率的基礎上，實現透醇膜通量的大幅度提高，以突破現有致密膜的綜合分離性能。

發明內容

本發明的目的是針對上述關鍵技術問題提供了一種優先透醇無機粒子/PVDF復合膜的制備方法。這種復合膜可以在保持一定分離效率的基礎上，實現滲透通量的大幅度提高，突破了致密膜的綜合分離性能。該無機粒子/PVDF復合膜滲透通量可高達J=21.1kg/m²h，分離因子α=6.2，具有很好的工業應用前景。

一種優先透醇無機粒子/PVDF復合膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：無機粒子/PVDF膜液的制備方法，將聚偏氟乙烯(PVDF)、無機粒子、添加劑、溶劑混合，在70-90℃下攪拌12-48h，至膜液均勻，然后置于真空烘箱中脫泡得到無機粒子/PVDF膜液；聚偏氟乙烯、無機粒子、添加劑、溶劑的質量比為10：(0.05-3)：(0.05-5)：(30-130)；

步驟2：浸沒沉淀相轉化法制備無機粒子/PVDF復合膜，將步驟1中得到的膜液在聚酯無紡布上涂覆刮膜，浸入水中成膜，以水為凝膠浴，待膜液中溶劑與水交換徹底后，在20-60℃環境下干燥8-24h。

步驟1中所述的聚偏氟乙烯重均分子量為20000-400000。

步驟1中所述的無機粒子為二氧化硅、ZSM-5沸石、Silicalite-1沸石、聚倍半硅氧烷中的任意一種。

步驟1中所述的添加劑為聚乙二醇-200(PEG-200)、聚乙二醇-300(PEG-300)、聚乙二醇-400(PEG-400)、聚乙二醇-600(PEG-600)、聚乙二醇-700(PEG-700)中的任意一種。

步驟1中所述溶劑是磷酸三乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任意一種。

步驟2中所述的聚酯無紡布，為奧龍公司提供的型號NAS-222的全聚酯無紡布。

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具體實施方式

以下結合具體的實施例對本發明的技術方案作一步的說明：

實施例1

1)????????將重均分子量為20000的PVDF、ZSM-5沸石、PEG-200、磷酸三乙酯混合，在70℃下攪拌16h，至膜液均勻，然后置于真空烘箱中脫泡得到無機粒子/PVDF膜液；PVDF、ZSM-5沸石、PEG-200、磷酸三乙酯的質量分別為10g，0.05g，0.05g，30g；

2)????????將1)中得到的膜液在聚酯無紡布上涂覆刮膜，浸入水中成膜，以水為凝膠浴，待膜液中溶劑與水交換徹底后，在20℃環境下干燥24h。

將得到的無機粒子/PVDF復合膜測定滲透汽化分離性能，在操作溫度為40℃，料液中乙醇濃度為1wt%時，分離因子為8.7，滲透通量為3.3kg/m²h。

實施例2

1)????????將重均分子量為50000的PVDF、ZSM-5沸石、PEG-400、磷酸三乙酯混合，在70℃下攪拌18h，至膜液均勻，然后置于真空烘箱中脫泡得到無機粒子/PVDF膜液；PVDF、ZSM-5沸石、PEG-200、磷酸三乙酯的質量分別為10g，2g，3g，70g；

2)????????將1)中得到的膜液在聚酯無紡布上涂覆刮膜，浸入水中成膜，以水為凝膠浴，待膜液中溶劑與水交換徹底后，在40℃環境下干燥12h。

將得到的無機粒子/PVDF復合膜測定滲透汽化分離性能，在操作溫度為40℃，料液中乙醇濃度為30wt%時，分離因子為4.5，滲透通量為17.9kg/m²h。