[發明專利]APTS改性炭黑填充PIM-1復合膜及制備方法、分離純化正丁醇方法

有效

• 申請號: 201711461472.7
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108126534B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 蘭永強;彭平;肖旺釧;蘇志忠;李奇勇
• 申請（專利權）人: 三明學院
• 主分類號: B01D71/16
• 分類號: B01D71/16;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/36;C07C29/76;C07C31/12
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 郭福利;魏思凡

本發明提供一種APTS改性炭黑填充PIM?1復合膜及制備方法、分離純化正丁醇方法，涉及滲透汽化膜技術領域。該復合膜制備方法為：用3?氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)改性炭黑，將改性炭黑納米粒子作為填充劑，添加到可溶性固有微孔聚合物(PIM?1)基體中，以醋酸纖維素作為支撐層，制備了平板滲透汽化復合膜，此復合膜能夠有效分離純化正丁醇溶液，復合膜的疏水性強，滲透汽化性能好，該復合膜能夠在保證高滲透通量的同時，具有很高的正丁醇分離能力。

技術領域

本發明涉及一種滲透汽化膜技術領域，且特別涉及一種APTS改性炭黑填充PIM-1復合膜及制備方法、分離純化正丁醇方法。

背景技術

隨著能源危機的加劇和日益嚴重的環境污染，對于清潔能源的開發日漸引起關注。正丁醇是一種重要的化工原料，且有望成為新一代的生物燃料，采用可再生的生物質發酵制備正丁醇受到越來越多的關注。正丁醇能夠以很高的比例加入到汽油中，大大提高汽油的燃燒效率，同時正丁醇燃燒只會產生二氧化碳和水，不會對環境造成污染。由于發酵產物丁醇對發酵菌種具有毒性抑制作用，導致目前采用發酵法制備生物丁醇的效率不高，沒有得到廣泛的應用。目前采用傳統蒸餾法方法分離丁醇，蒸餾法分離效率低下，且存在大量的燃料能耗，同時燃料燃燒時會造成額外的污染，很難實現工業化生產。

相比于蒸餾法，滲透汽化膜分離技術具有分離選擇性好、能耗低、無污染的優點。將滲透汽化與發酵法連用，可以顯著地提高正丁醇分離效率，而且不會對環境造成污染。專利CN103877874A公開了一種聚二甲基硅氧烷-碳納米管復合膜的制備方法、其復合膜及分離純化丁醇的方法，通過在聚二甲基硅氧烷中加入碳納米管，雖然在一定程度上提高了分離丁醇過程中的滲透通量和分離因子，但是分離效率提升有限，且碳納米管的成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種APTS改性炭黑填充PIM-1復合膜的制備方法，此制備方法簡單，易操作，適用于工業化生產。

本發明的另一目的在于提供一種APTS改性炭黑填充PIM-1復合膜，通過將改性炭黑納米粒子添加到PIM-1基體中，得到復合膜在保證高滲透通量的同時，具有很高的丁醇分離能力。

本發明的第三個目的在于提供一種分離純化正丁醇的方法，采用上述的復合膜分離純化正丁醇溶液，效果極佳。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發明提出一種APTS改性炭黑填充PIM-1復合膜的制備方法，包括以下步驟：

S1，PIM-1制備：將5,5',6,6'-四羥基-3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺旋聯吲哚、四氟對苯二腈、催化劑和第一溶劑混合，通入惰性氣體條件下，在140～165℃下加熱攪拌30～60min，得到粗產物，用第二溶劑溶解所述粗產物，攪拌5～15min，過濾、洗滌、干燥得到PIM-1，其中，所述催化劑包括K₂CO₃；

S2，改性炭黑制備：將炭黑納米粒子和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)分散于第三溶劑中，磁力攪拌50～80min，然后超聲處理20～40min，得到改性炭黑溶液；

S3，將所述改性炭黑溶液倒入質量分數為8～12％的PIM-1溶液中，混合得到鑄膜液；

S4，以所述醋酸纖維素(CA)微濾膜為支撐層，所述鑄膜液在所述醋酸纖維素微濾膜表面形成活性皮層，得到復合膜。

本發明提出一種APTS改性炭黑填充PIM-1復合膜，其根據上述的制備方法制得。

本發明提出一種分離純化正丁醇方法，使用上述的復合膜分離純化正丁醇溶液。

本發明實施例的APTS改性炭黑填充PIM-1復合膜、其制備方法、分離純化正丁醇的方法的有益效果是：