[發明專利]一種優先透醇硅橡膠復合膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410394270.5
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN104107644A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 婁尤來
• 申請（專利權）人: 婁尤來
• 主分類號: B01D71/70
• 分類號: B01D71/70;B01D69/12;B01D67/00;B01D61/36
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技術領域

本發明涉及一種用于滲透汽化優先透醇的硅橡膠復合膜的制備方法，屬于滲透汽化膜分離技術領域。

背景技術

受能源危機影響，石油價格上漲，作為新型生物能源的丁醇越來越受到重視。生物發酵法制備丁醇（ABE發酵）的產物中主要含丙酮、丁醇和乙醇，且三者的比例為3:6:1。主要受產物丁醇的抑制作用，發酵液中總溶劑濃度只能達到約20gL^-1，生產能力較低。為了解決上述問題，科學家嘗試將一些分離方法，滲透汽化（PV）、吸附、液液萃取、氣提和反滲透等，（Ezeji,?T.C.,?N.?Qureshi,?and?H.P.?Blaschek,?Butanol?fermentation?research:?Upstream?and?downstream?manipulations.?Chemical?Record,?2004.?4(5):?p.?305-314）直接與發酵過程耦合以實現丁醇的原位分離，減輕丁醇對微生物的抑制作用，提高發酵強度和原料利用率。

眾多分離方法中，滲透汽化（pervaporation，PV）能夠以低的能耗實現蒸餾、萃取、吸附等傳統方法難于完成的分離任務，特別適于分離近沸點、恒沸點混合物及同分異構體的分離，對有機溶劑及混合溶劑中微量水的脫除及廢水中少量有機污染物的分離具有明顯的技術上和經濟上的優勢。

目前應用于ABE發酵過程分離研究的滲透汽化膜主要有高分子聚合膜，無機膜以及液體膜。無機膜材料價格昂貴，且易收到微生物污染，液體膜穩定性較差等，相對而言，高分子聚合膜研究較多。主要應用于優先透醇的滲透汽化分離膜材料有有機硅聚合物（PDMS、PTMSP），如含氟類聚合物（PTFE、PVDF）和其他聚合物（PDMS/PVDF、PEBA）等，如Srinivasan用硅脂改性的PVDF膜對7.5wt%的丁醇溶液進行滲透汽化分離，50℃條件下，總通量為3.42?kgm^-2h^-1，分離因子為4.88（Srinivasan,?K.,?K.?Palanivelu,?and?A.N.?Gopalakrishnan,?Recovery?of?1-butanol?from?a?model?pharmaceutical?aqueous?waste?by?pervaporation.?Chemical?Engineering?Science,?2007.?62(11):?p.?2905-2914）。Liu用PEBA制得厚度100μm的聚合膜對二元體系（丙酮－水、丁醇－水、乙醇－水）的分離效果為：分離因子α_丙酮＝4.2、α_丁醇＝8.2和α_乙醇＝2.4，對應的總滲透通量分別為27.4?gm^-2h^-1、65.3?gm^-2h^-1和37.2gm^-2h^-1（Liu,?FF;?Liu,?L;?Feng,?XS.?Separation?of?acetone–butanol–ethanol?(ABE)?from?dilute?aqueous?solution?by?pervaporation[J].?Sep.?Purif.?Technol.?2005,?42(3):?273-282）。

受膜對丁醇的選擇性和通量的限制，目前滲透汽化分離丁醇并與ABE發酵過程耦合的生產過程還處于試驗階段，因此，如何制得分離因子高，通量大的膜尤為重要。本發明關鍵技術在于對納米碳酸鈣疏水改性，使之較好的分散于PVDF中，改善了復合膜中支承層的疏水性能，提高膜對醇的選擇性，同時納米碳酸鈣的填充，有效提高了膜的通量。

發明內容

本發明的目的是針對以上關鍵問題，提供一種優先透醇硅橡膠復合膜的制備方法。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：該硅橡膠復合膜的制備方法包括以下步驟：

(1)制備疏水改性納米碳酸鈣：在攪拌的條件下將干燥后的納米碳酸鈣加入油酸中，70～90℃條件下攪拌反應1～8h，后用溶劑正己烷反復清洗納米碳酸鈣，去除多余油酸，置于80℃真空烘箱中烘干，研磨后得到疏水改性納米碳酸鈣；?