交聯聚乙烯醇滲透蒸發複合膜的製備方法
2023-06-11 12:30:51 2
專利名稱：：交聯聚乙烯醇滲透蒸發複合膜的製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種用於乙二醇水溶液分離的高通量、高選擇性的交聯聚乙烯醇滲透蒸發複合膜的製備方法，
背景技術：
：聚合物滲透蒸發膜廣泛應用於有機混合物的脫水，水處理以及有機物與有機物的分離，其中滲透蒸發膜最成功的應用領域是水溶性有機物的脫水，因此研究者們投入大量的精力開發了一系列用於進行異丙醇、丙酮、四氫呋喃、乙二醇脫水的滲透蒸發膜。在目前化學工業中，乙二醇主要被用於生產汽車防凍液、航空工業的乾燥劑，以及用作回吹廢棄聚酯纖維和樹脂的有機溶劑，為減少環境汙染、促進資源的循環利用起到了積極的作用。由於乙二醇與水有很好的相容性，通過傳統蒸餾工藝製備高純度的乙二醇，能耗大、操作費用高、高毒性的乙二醇蒸汽還會汙染環境。鑑於多級蒸餾的高成本，通過滲透蒸發來實現乙二醇水溶液的脫水就具有很高的經濟性和可行性。目前聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、殼聚糖被廣泛用於製備有機物脫水的均相滲透蒸發膜，其中聚乙烯醇膜具有很高的通量，但是由於在有機溶劑中的高溶脹性限制了其滲透選擇性，因此研發人員嘗試用交聯、共混、接枝等化學改性手段來提高聚乙烯醇膜性能。雖然這些交聯的均相聚乙烯醇滲透蒸發哦具有低溶.脹性和高選擇性，但是由於均相膜的一般膜厚都有3060um,所以擴散阻力高，膜的滲透通量低。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種高通量、高選擇性交聯聚乙烯醇滲透蒸發複合膜的製備方法，本發明製備的交聯聚乙烯醇滲透蒸發複合膜機械強度高，溶劑選擇性好，表層膜厚大約為18um，膜的滲透通量較均相膜可提高3~10倍。本發明技術方案一種交聯聚乙烯醇滲透蒸發複合膜的製備方法，包括下列步驟A、聚乙烯醇基膜的製備將聚合度為1600-1900的聚乙烯醇溶解於50~90°C，製成質量濃度為5~15%的均相溶液，用濾網過濾除去雜質，用真空泵脫泡2小時，然後將聚乙烯醇溶液倒入夾有多孔性聚碸類底膜的金屬框中，保持15分鐘，用橡膠輥除去殘留在聚碸表面的聚乙烯醇溶液，然後在4(TC真空乾燥1~5小時得到基膜，其中所述多孔性聚碸類底膜選自聚碸、聚醚碸、聚醚醚碸其中之一；B、滲透蒸發膜的製備將質量濃度為0.05%~2%化學交聯劑溶液倒入夾有聚乙烯醇基膜的金屬框中，保持1090分鐘，然後將該交聯膜浸入4(TC水中保持48小時除去殘留在膜表面的殘留溶劑和化學交聯劑，最後將處理後的交聯膜放入5(TC的真空烘箱並保持24小時，得到目標產物，其中所述化學交聯劑選自均苯三甲醯氯、戊二醛、馬來酸、間苯二甲醯氯、鄰苯二甲醯氯其中之一。本發明的有益效果本發明通過採用機械強度高的多孔性聚碸類底膜作為基材，進行化學交聯聚乙烯醇來製備滲透蒸發複合膜，改善了以往均相交聯聚乙烯醇膜依靠增加膜厚才能保證機械強度的不足，降低了膜的滲透阻力，最終提高膜的滲透通量。同時本發明通過改變高效化學交聯劑的用量以及交聯時間，調節了分離膜的親水性和交聯度，從而製備出不痛分離特性的滲透蒸發膜，以滿足未來不痛場合的需要。本發明製備方法新穎、簡單，複合膜的溶劑穩定性好，通量高，選擇性高。具體實施例方式下面通過實施例對本發明進一步詳細描述，一種交聯聚乙烯醇滲透蒸發複合膜的製備方法，包括下列步驟A、聚乙烯醇基膜的製備將聚合度為16001900的聚乙烯醇溶解於50-90。C,製成質量濃度為5~15%的均相溶液，用濾網過濾除去雜質，用真空泵脫泡2小時，然後將聚乙烯醇溶液倒入夾有多孔性聚碸類底膜的金屬框中，保持15分鐘，用橡膠輥除去殘留在聚碸表面的聚乙烯醇溶液，然後在4(TC真空乾燥1~5小時得到基膜，其中所述多孔性聚碸類底膜選自聚碸、聚醚碸、聚醚醚碸其中之一；B、滲透蒸發膜的製備將質量濃度為0.05%~2%化學交聯劑溶液倒入夾有聚乙烯醇基膜的金屬框中，保持10-90分鐘，然後將該交聯膜浸入4(TC水中保持48小時除去殘留在膜表面的殘留溶劑和化學交聯劑，最後將處理後的交聯膜放入5(TC的真空烘箱並保持24小時，得到目標產物，其中所述化學交聯劑選自均苯三甲醯氯、戊二醛、馬來酸、間苯二甲醯氯、鄰苯二甲醯氯其中之一。實施例1A、聚乙烯醇基膜的製備將聚合度為1600.1900的聚乙烯醇溶解於9(TC,製成質量濃度為5%的均相溶液50g,將配置好的聚乙烯醇用濾網過濾除去雜質，用真空泵脫泡2小時，接著將聚乙烯醇溶液倒入夾有多孔性聚碸底膜的金屬框中，保持3分鐘，用橡膠輥除去殘留在聚碸表面的聚乙烯醇溶液，然後在4(TC真空乾燥2小時得到基膜；B、滲透蒸發膜的製備將質量濃度為0.05%均苯三甲醯氯的烷烴混合溶液ISOPARG(EXXONCORP.)溶液lOOg倒入夾有聚乙烯醇基膜的金屬框中，保持60分鐘，然後將該交聯膜浸入4(TC水中保持6小時除去殘留在膜表面的殘留溶劑和化學交聯劑，最後將處理盾的交聯膜放入5(TC的真空烘箱並保持24小時，得到目標產品高通量、高選擇性的滲透蒸發複合膜。將分離膜平鋪在多孔性不鏽鋼上，然後用密封圈與滲透蒸發模具壓密，有效面積為24cm2。向進料池加入200g質量濃度為90%乙二醇水溶液作為測試液，滲透池的出口與冷阱和真空泵相連，維持真空度300Pa。在攪拌條件下加熱測試液至6(TC並保持1小時，然後用循環泵將6(TC的乙二醇水溶液從進料池中以2L/min泵入模具，用冷阱收集滲透液。用氣相色譜測定溶液(C。)和滲透液(Ct)中的水含量，用稱重法測定單位時間滲透液的質量(W)，並根據公式J-W/(Ad)計算滲透液通量J，其中A為膜的有效面積，T為取樣的時間周期;分離膜的選擇性根據公式a^C。/(1-C。))/(Ct/(1-Ct))。將製備而成的高通量、高選擇性的滲透蒸發複合膜在上述標準的膜性能表徵條件下測試，測試結果如表l所示。實施例2~5步驟B中化學交聯劑均苯三甲醯氯(TMC)的濃度以及交聯時間見表1，其餘的步驟和參數均同實施例1，相應的測試結果如表l所示。表1tableseeoriginaldocumentpage6比較例1(均相交聯聚乙烯醇膜)將聚合度為16001900的聚乙烯醇溶解於9(TC，製成質量濃度為5%的均相溶液50g,將配置好的聚乙烯醇用濾網過濾除去雜質，用真空泵脫泡2小時。在攪拌的情況下向該聚乙烯醇水溶液中加入2g25y。的戊二醛，再加入0.1g0.5M的鹽酸溶液，攪拌5小時後混合均勻，接著將鑄膜液倒入玻璃板上刮膜，室溫乾燥24小時，揭膜，然後放入乾燥箱中12(TC進行熱處理，即得到均相交聯聚乙烯醇膜。將製備而成的分離膜在上述標準的膜性能表徵條件下測試，滲透通量為0.11Kg/m2h,選擇性為550，膜厚33um。實施例6步驟A中用多孔性聚醚碸代替多孔性聚碸，步驟B中用質量濃度為25%戊二醛和5%0.5M的鹽酸混合溶液lOOg代替均苯三甲醯氯(TMC)，其餘步驟和參數均同實施例1。將製備而成的分離膜在上述標準的膜性能表徵條件下測試，滲透通量為0.36Kg/m2h,選擇性為2"，膜厚6咖。所述內容僅為本發明構思下的基本說明，而依據本發明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬於本發明的保護範圍。權利要求1.一種交聯聚乙烯醇滲透蒸發複合膜的製備方法，包括下列步驟A、聚乙烯醇基膜的製備將聚合度為1600～1900的聚乙烯醇溶解於50～90℃，製成質量濃度為5～15％的均相溶液，用濾網過濾除去雜質，用真空泵脫泡2小時，然後將聚乙烯醇溶液倒入夾有多孔性聚碸類底膜的金屬框中，保持1～5分鐘，用橡膠輥除去殘留在聚碸表面的聚乙烯醇溶液，然後在40℃真空乾燥1～5小時得到基膜，其中所述多孔性聚碸類底膜選自聚碸、聚醚碸、聚醚醚碸其中之一；B、滲透蒸發膜的製備將質量濃度為0.05％～2％化學交聯劑溶液倒入夾有聚乙烯醇基膜的金屬框中，保持10～90分鐘，然後將該交聯膜浸入40℃水中保持4～8小時除去殘留在膜表面的殘留溶劑和化學交聯劑，最後將處理後的交聯膜放入50℃的真空烘箱並保持24小時，得到目標產物，其中所述化學交聯劑選自均苯三甲醯氯、戊二醛、馬來酸、間苯二甲醯氯、鄰苯二甲醯氯其中之一。全文摘要本發明公開了一種交聯聚乙烯醇滲透蒸發複合膜的製備方法，包括聚乙烯醇基膜的製備和滲透蒸發膜的製備二個步驟。本發明通過採用機械強度高的多孔性聚碸類底膜作為基材，進行化學交聯聚乙烯醇來製備滲透蒸發複合膜，改善了以往均相交聯聚乙烯醇膜依靠增加膜厚才能保證機械強度的不足，降低了膜的滲透阻力，最終提高膜的滲透通量。本發明製備方法新穎、簡單，複合膜的溶劑穩定性好，通量高，選擇性高。文檔編號B01D69/12GK101524627SQ200910048389公開日2009年9月9日申請日期2009年3月27日優先權日2009年3月27日發明者王宇紅,生韓申請人:上海應用技術學院