[發明專利]聚乙烯醇雙功能非對稱催化-滲透汽化膜制備方法

在審

• 申請號: 201810621808.X
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108786488A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 孫德;曲兆通;孫晗碩;李冰新
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D67/00;B01D71/38;B01D61/36
• 代理公司: 北京快易權知識產權代理有限公司 11660
• 代理人: 衣秀麗

本發明提供了一種以聚乙烯醇(PVA)為膜材料，添加聚乙二醇(PEG)，通過交聯制成新型非對稱結構的PVA滲透汽化膜并在非對稱膜的基礎上制備催化?滲透汽化膜的方法，屬于膜分離技術領域；制備方法包括將PVA溶解于水中，PEG為添加劑，凝膠浴是異丙醇，運用浸沒沉淀相轉化法制備非對稱的PVA膜，戊二醛為交聯劑將膜交聯，將非對稱PVA膜浸沒在5?磺基水楊酸的醇溶液中運用化學反應法制備出表面和孔內含有磺酸基團的PVA非對稱催化?滲透汽化膜；本發明制備的新型膜具有通量高，分離效果好，催化性強，工藝簡單，在乙酸乙酯脫水以及乙酸和乙醇的酯化反應中有具有較好的應用價值。

技術領域

本發明涉及膜分離技術領域，具體涉及一種聚乙烯醇雙功能非對稱催化-滲透汽化膜制備方法。

背景技術

傳統的酯化反應會受到熱力學平衡的限制，存在反應時間長，原料轉化率和產物收率低，加之后期產物的分離，又會增加設備投資。因此，制備一種雙功能催化-滲透汽化膜，在催化反應的同時原位滲透汽化分離產物，打破熱力學平衡的限制，對于簡化工藝過程，提高原料轉化率，減少能量消耗和投資費用是十分必要的。

聚乙烯醇(PVA)是一種超親水性高分子聚合物，價格便宜，具有化學穩定性、熱穩定性等優點，是一種應用廣泛的膜材料之一。由于PVA在水中極易發生溶脹，所以交聯PVA是十分必要的，PVA膜通常制備成致密的結構，致密的結構使得其通量較少，因此制備具有非對稱結構的PVA膜可以增加通量，是當今研究的熱點

5-磺基水楊酸(SA)是一種性質穩定的催化劑，其分子結構中具有催化性良好的磺酸基團并且SA分子中的羧基與PVA上的羥基可以發生反應的同時保持分子原有的催化基團。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了聚乙烯醇雙功能非對稱催化-滲透汽化膜制備方法，所述制備方法包括以下步驟，

(1)鑄膜液的配置：將聚乙烯醇加入純水中配制成水溶液，加入與聚乙烯醇按照質量比為1:10的聚乙二醇，再將三口燒瓶放置在水浴中加熱至90℃，機械攪拌6h，冷卻至室溫，靜置脫泡24h；

(2)PVA滲透汽化單功能膜制備：將制備好的鑄膜液傾倒在干凈、平整的玻璃板上，用預設好的兩端具有一定厚度的玻璃棒刮制成膜，蒸發時間為60s，將玻璃板連同上面刮制的鑄膜液一同放進凝膠浴異丙醇中進行凝膠，72h后將膜取出，然后放在55℃的真空干燥箱中進行烘干處理12h，生成非對稱膜；配置戊二醛丙酮溶液，將PVA非對稱膜浸泡到戊二醛丙酮溶液中，采用鹽酸作為催化劑，在室溫下交聯反應30min，取出交聯后的PVA非對稱膜后放在55℃的真空干燥箱真空烘干，得到PVA滲透汽化單功能膜；

(3)PVA催化-滲透汽化雙功能膜制備：稱量5-磺基水楊酸，將5-磺基水楊酸溶于乙醇中，采用H₂SO₄作為催化劑，將單功能的非對稱膜浸入5-磺基水楊酸的醇溶液中，24h后取出膜，并用乙醇溶液沖掉膜表面未反應的5-磺基水楊酸和催化劑硫酸，取出所制備的催化-滲透汽化雙功能膜真空烘干。

優選地，上述步驟(1)中聚乙烯醇聚合度為1750±50。

優選地，上述步驟(1)中聚乙烯醇水溶液質量分數為8％-12％。

優選地，上述步驟(2)中戊二醛丙酮溶液中戊二醛質量分數為4％。

優選地，上述步驟(2)中采用質量分數為1％的鹽酸作為催化劑。

優選地，上述步驟(3)中PVA滲透汽化單功能膜與5-磺基水楊酸摩爾比為1:1。

本發明的有益效果為：