CN101961610B - 一种耐乙醇复合纳滤膜的制备方法 - Google Patents

一种耐乙醇复合纳滤膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合纳滤膜的制备方法，具体是一种耐乙醇复合纳滤膜的制备方法。本发明是以聚丙烯腈为溶质，N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂所制备的支撑膜，支撑膜与质量浓度为0.2％-1.2％的聚异丁烯有机溶液接触，其中聚异丁烯有机溶液中的有机溶剂为三氟三氯乙烷、正己烷或庚烷中的一种，最后再经烘干，可得高分子复合膜。本发明的优点是：制备的纳滤膜对乙醇有良好的耐溶剂性和较高的通量，具有良好的选择透过性，对乙醇-水溶液体系有特殊的分离效果。本发明可以广泛应用于乙醇为溶剂的分离行业。

Description

一种耐乙醇复合纳滤膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合纳滤膜的制备方法，具体是一种耐乙醇复合纳滤膜的制备方法。
技术背景
纳滤膜分离过程已在各工业领域和科学研究中得到广泛的应用，目前主要是集中在水溶液体系，而实际工业流程涉及的很大部分是有机溶剂体系。纳滤过程的诸多优点，如分离过程无相转换、无需添加剂、温度影响小等，使其在石油化工、医药和食品等领域的非水溶液体系中具有极大的潜在应用价值，而传统的纳滤膜难以拓宽到非水溶液体系中使用，为此进一步研究和发展耐溶剂纳滤膜，对于拓宽纳滤过程的应用极其重要。
乙醇是工业生产中常用的有机溶剂，用量极其庞大，因为回收利用乙醇具有重要的意义。而目前很多经常使用的复合膜对于乙醇具有相溶性，所以在乙醇与其它组份的分离过程中，这些膜不具有良好的分离效果，及长期使用的功效。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提出一种新型的膜，对乙醇分离行业内具良好的效果：本发明是通过下述技术方案得以实现的：
一种耐乙醇复合纳滤膜的制备方法，其特征包括下述步骤：
(1)以聚丙烯腈为溶质，N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂，含聚丙烯腈质量浓度为14-18％的N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)溶液制备成聚丙烯腈膜为支撑膜，再进行水洗；本发明中的制膜过程为常规的过程，而本发明的膜材质则是区别于其它有机膜，而制膜完成后的水洗，也是与其它制膜过程相当；这些在行业内的技术人员都能了解、掌握；
(2)经水洗后的聚丙烯腈支撑膜用橡胶辊滚压，去除水溶液；此步骤为制膜过程中的一道工序，在其它膜制备过程中一般也是需要的，目的是去除膜表面的多余的水溶液，所以橡胶辊滚压时，只要把膜表面多余的水份去除即可；
(3)然后将聚丙烯腈支撑膜与质量浓度为0.2％-1.2％的聚异丁烯有机溶液接触10-300秒，其中聚异丁烯有机溶液中的有机溶剂为三氟三氯乙烷、正己烷或庚烷中的一种；
(4)再将上述聚丙烯腈膜放入50-200℃的真空烘箱中保持10-30分钟，经水洗得到复合纳滤膜。
作为优选，上述制备方法的步骤(3)中的聚异丁烯有机溶液中溶质的浓度为0.3-0.4％。
作为优选，上述制备方法中步骤(3)中的聚丙烯腈支撑膜与有机溶液接触时间为30-50秒，膜表面的反应是即时完成的，控制时间、反应液的浓度是非常关键的步骤，这也是本发明中的技术人员经过大量实验后得出的更佳技术方案。
作为优选，上述制备方法中的步骤(3)中的有机溶剂为三氟三氯乙烷。
作为优选，上述制备方法中的步骤(3)中的聚异丁烯的分子量为300000-3000000。
作为优选，上述制备方法中的步骤(4)中在真空烘箱中的温度为70-80℃，干燥时间为18-23分钟。
高分子复合膜的制备是目前有机膜行业内一个较大的学科，虽然很多膜制备过程有许多相似的地方，但是不同的高分子材质、不同的膜孔径的选定，以及用途的不同，都需要有不同制备工艺来决定的。而这个不同的制备工艺则需要技术人员大量的实验，才可能找出其中的哪些膜材料是较好的，最好的；哪些溶剂是适用使用的，以及浓度、温度的选择都可能影响到膜的最后性能。由于膜的作用机理尚需要技术人员进一步的分析、总结，所以目前技术人员更多的是通过大量的膜制备实验、使用效果的确定来选择膜的制备，确定的膜的功能。本发明也正是技术人员大量实验的基础上，找出了区别于其它制备膜的不同工艺。
有益效果：按本发明制备的纳滤膜对乙醇有良好的耐溶剂性和较高的通量，具有良好的选择透过性，对乙醇-水溶液体系有特殊的分离效果。本发明可以广泛应用于乙醇为溶剂的分离行业。
具体实施方式
下面的例子用于阐述本发明，并不用于解释限制本发明的保护范围。
实施例1
使用含聚丙烯腈质量浓度为18％的DMAc溶液制备成的聚丙烯腈支撑膜，水洗后用橡胶辊去除正面及背面多余的水分；然后将这种支撑膜与含有0.8％聚异丁烯B80的有机溶液接触300秒，其中的有机溶剂为三氟三氯乙烷；然后将该膜放150℃的真空烘箱中保持15分钟，形成耐乙醇复合纳滤膜。
用纯水，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：水通量为0(L/m2h)。
用无水乙醇，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：乙醇通量为38.71(L/m2h)。
实施例2
使用含聚丙烯腈质量浓度为18％的DMAc溶液制备成的聚丙烯腈支撑膜，水洗后用橡胶辊去除正面及背面多余的水分；然后将这种支撑膜与含有0.6％聚异丁烯B80的有机溶液接触300秒，其中的有机溶剂为三氟三氯乙烷；然后将该膜放125℃的真空烘箱中保持15分钟，形成耐乙醇复合纳滤膜。
用纯水，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：水通量为0(L/m2h)。
用质量浓度为80％的乙醇水溶液，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：对乙醇的截留率为0，通量为37.69(L/m2h)。
实施例3
使用含聚丙烯腈质量浓度为18％的DMAc溶液制备成的聚丙烯腈支撑膜，水洗后用橡胶辊去除正面及背面多余的水分；然后将这种支撑膜与含有1％聚异丁烯B80的有机溶液接触300秒，其中的有机溶剂为三氟三氯乙烷；然后将该膜放75℃的真空烘箱中保持15分钟，形成耐乙醇复合纳滤膜。
用纯水，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：水通量为0(L/m2h)。
用质量浓度为70％的乙醇水溶液，含甲基红，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：对甲基红的初始截留率为89.29％，通量为8.15(L/m2h)。
实施例4
使用含聚丙烯腈质量浓度为16％的DMAc溶液制备成的聚丙烯腈支撑膜，水洗后用橡胶辊去除正面及背面多余的水分；然后将这种支撑膜与含有0.4％聚异丁烯B80的有机溶液接触300秒，其中的有机溶剂为三氟三氯乙烷；然后将该膜放55℃的真空烘箱中保持15分钟，形成耐乙醇复合纳滤膜。
用纯水，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：水通量为0(L/m2h)。
用2000ppm的PEG1000乙醇溶液，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：对PEG1000的初始截留率为50％，乙醇通量为14.26(L/m2h)。
实施例5
使用含聚丙烯腈质量浓度为18％的DMAc溶液制备成的聚丙烯腈支撑膜，水洗后用橡胶辊去除正面及背面多余的水分；然后将这种支撑膜与含有0.3％聚异丁烯B150的有机溶液接触300秒，其中的有机溶剂为三氟三氯乙烷；然后将该膜放75℃的真空烘箱中保持15分钟，形成耐乙醇复合纳滤膜。
用纯水，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：水通量为0(L/m2h)。
用枇杷叶乙醇提取液，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：对枇杷液的初始截留率为80％，乙醇通量为5(L/m2h)。
实施例6
使用含聚丙烯腈质量浓度为15％的DMAc溶液制备成的聚丙烯腈支撑膜，水洗后用橡胶辊去除正面及背面多余的水分；然后将这种支撑膜与含有0.5％聚异丁烯B150的有机溶液接触300秒，其中的有机溶剂为三氟三氯乙烷；然后将该膜放75℃的真空烘箱中保持15分钟，形成耐乙醇复合纳滤膜。
用纯水，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：水通量为0(L/m2h)。
用质量浓度为70％的乙醇水溶液，含2000ppm的NaCl，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：对NaCl的初始截留率为53.22％，乙醇溶液通量为9.68(L/m2h)。
实施例7
使用含聚丙烯腈质量浓度为18％的DMAc溶液制备成的聚丙烯腈支撑膜，水洗后用橡胶辊去除正面及背面多余的水分；然后将这种支撑膜与含有0.3％聚异丁烯B1500的有机溶液接触300秒，其中的有机溶剂为三氟三氯乙烷；然后将该膜放75℃的真空烘箱中保持15分钟，形成耐乙醇复合纳滤膜。
用纯水，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：水通量为0(L/m2h)。
用质量浓度为40％的乙醇水溶液，含甲基红，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：对甲基红的初始截留率为82.815％，乙醇溶液的通量为4.07(L/m2h)。
实施例8
使用含聚丙烯腈质量浓度为18％的DMAc溶液制备成的聚丙烯腈支撑膜，水洗后用橡胶辊去除正面及背面多余的水分；然后将这种支撑膜与含有0.6％聚异丁烯B200的有机溶液接触300秒，其中的有机溶剂为三氟三氯乙烷；然后将该膜放75℃的真空烘箱中保持15分钟，形成耐乙醇复合纳滤膜。
用纯水，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：水通量为0(L/m2h)。
用2000ppm的PEG1000乙醇溶液，在1MPa的压力下测试膜的初始性能。所得结果如下：对PEG1000的初始截留率为60％，乙醇通量为15.28(L/m2h)。

Claims (6)

1.一种耐乙醇复合纳滤膜的制备方法，其特征包括下述步骤：
(1)以聚丙烯腈为溶质，N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂，含聚丙烯腈质量浓度为14-18％的N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)溶液制备成聚丙烯腈膜为支撑膜，再进行水洗；
(2)经水洗后的聚丙烯腈支撑膜用橡胶辊滚压，去除水溶液；
(3)然后将聚丙烯腈支撑膜与质量浓度为0.2％-1.2％的聚异丁烯有机溶液接触10-300秒，其中聚异丁烯有机溶液中的有机溶剂为三氟三氯乙烷、正己烷或庚烷中的一种；
(4)再将上述聚丙烯腈膜放入50-200℃的真空烘箱中保持10-30分钟，经水洗得到复合纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(3)中的聚异丁烯有机溶液中溶质的浓度为0.3-0.4％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(3)中的聚丙烯腈支撑膜与有机溶液接触时间为30-50秒。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(3)中的有机溶剂为三氟三氯乙烷。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(3)中的聚异丁烯的分子量为300000-3000000。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(4)中在真空烘箱中的温度为70-80℃，干燥时间为18-23分钟。
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