CN1030170C - 高效分离膜的制作法 - Google Patents

Abstract

本发明属于分离膜的领域。

本发明是一种高效分离膜的制作方法，所说的方法是以明胶和一种或多种添加剂为溶质，将溶质溶解在溶剂中形成铸膜液，铸膜液经流延后得到的半干性薄膜复合到多孔性支撑层表面制得分离膜，也可以将铸膜液涂布在多孔性支撑层表面干燥后得分离膜，所说的分离膜适用于含两种或两种以上物质的气态或液态混合物的分离。所说分离膜的特点是制作成本较低且膜的通量较大。

Description

本发明属于分离膜的领域。

早在200多年前，人类就揭示了膜分离现象，膜分离技术在本世纪60年代进入工程领域，70年代，随着膜分离装置的工业化生产，膜分离技术在各个工业及科研领域中得以广泛应用。在膜分离技术的不断发展中，新型分离膜材料及制膜方法的研究始终是一个重要的课题。传统上可以用聚乙烯醇、聚砜、聚砜酰胺、聚丙烯腈、聚氯乙烯、壳聚糖及各种改性纤维素等作为分离膜材料。日本公开特许公报昭63-16004公开了一种将多元醇、糖醇、单糖、二糖或低聚糖与淀粉、纤维素、多糖等混匀后溶解在水中，流延并干燥得高性能分离膜的技术。

本发明旨在开发一种有效分离层是以明胶为主要成分的高效分离膜。

发明的详细说明：

本发明是一种适用于含两种或两种以上物质的气态或液态混合物分离的高效分离膜的制作方法，所说的方法是以明胶和一种或多种添加剂为溶质，将溶质溶解在溶剂中形成铸膜液，将铸膜液流延后得到的半干性薄膜复合到多孔性支撑层表面制得分离膜，或将铸膜液涂布在多孔性支撑层表面干燥后制得分离膜，所说分离膜的有效分离层是含明胶的薄层，而多孔性支撑层的主要作用在于提高分离膜的强度，所说的添加剂为：聚乙烯醇，壳聚糖，淀粉，聚丙烯酸，羧甲基纤维素，醛如甲醛、丁醛、戊二醛，酸酐如苯酐、顺丁烯二酸酐，羧酸如苯二甲酸，三价铬盐如硫酸铬、氯化铬、铬钒， 三价铝盐如硫酸铝、明钒，二价钴盐如氯化钴、醋酸钴，二价铜盐如氯化铜、硫酸铜，二价镍盐如醋酸镍，所说的溶质中明胶重量百分含量是50%至99%，尤其推荐60%至90%，所说的明胶是皮胶、骨胶以及其它动物胶，特别是牛皮胶和牛骨胶，所说的多孔性支撑层是高分子多孔膜、无机多孔膜及布类，尤其是以聚丙烯腈、聚砜、聚砜酰胺、聚氯乙烯、聚酯、聚丙烯中的一种或多种物质为材料制得的超滤膜、微滤膜、反渗透膜或无纺布作为多孔性支撑层。

明胶及添加剂的成膜需要先溶解，因此必须使用溶剂，所说的溶剂是：水、丙三醇、乙二醇、甲酰胺及醋酸、水杨酸、苯甲酸等有机酸，或由这些物质组成的混合物。尤其推荐：水、甲酰胺为溶剂，溶解常需在水浴加热下进行。

本发明所说的膜适用于由两种或两种以上物质组成的气体-气体混合物、气体-液体混合物、液体-液体混合物和液体-固体混合物的分离。所说的物质有（但不局限于以下物质）：氧气、氮气、氢气、氩气、一氧化碳、二氧化碳、水、乙醇、甲醇及无机酸、碱、盐、葡萄糖、果糖、蔗糖、水溶性蛋白质、丙三醇、甲酸、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氢呋喃、环己酮。

本发明尤其推荐所说的分离膜用于：水与各种溶于水的物质的分离，特别是水与乙醇混合物分离;空气中各组份之间的分离，特别是空气中氧气或氮气的富集分离或某种（些）气体成分的除去。

本发明所说的分离膜在-100℃至+150℃的温度范围内使用，合适的温度为0℃至+100℃，最佳使用温度为+10℃至+60℃。

本发明所说的分离膜其有效分离层是以明胶为主要成分， 由于明胶是自然界中来源丰富的动物皮、骨等组织中提取出来的产品，价廉易得，所以本发明所说的分离膜的制作成本较低;此外由于采用有效分离层与多孔性支撑层复合的技术，使有效分离层可以尽量做薄，从而使膜的通量得以提高。

下面由实施例进一步说明本发明：

实施例1：在250毫升的锥形瓶中加入10克骨胶及90毫升水，室温浸泡2小时，水浴加热并搅拌至全溶，加入2克CoCl₂搅拌至全部溶解得铸膜液，将铸膜液置于真空干燥箱内，在40℃下抽真空至50毫米汞柱并保持该温度及真空度15分钟，以便使溶液内的气泡去除;最后，将铸膜液涂布在聚丙烯无纺布上，室温下自然干燥得涂层平均厚度为50微米的分离膜，将空气加压至2公斤/厘米²的压力于膜的含明胶涂层一侧，则从膜的另一侧出来的是含氧量为30%的气体，透过速度为1升/小时×米²。

实施例2：在250毫升的锥形瓶中加入5克皮胶及95毫升水，室温浸泡2小时，水浴加热并搅拌至全溶，置于真空干燥箱内，在40℃下抽真空至50毫米汞柱并保持该温度及真空度15分钟，加入25%的Cr₂（SO₄）₃水溶液3毫升，并以不引入气泡的方式搅拌均匀后，在玻璃板上刮膜，二分钟后复合上一张聚砜微滤膜，室温下自然干燥得涂层厚度为30微米的分离膜，将乙醇∶水＝85∶15（重量比）的混合液置于膜的含明胶层一侧，而在膜的另一侧抽真空至1毫米汞柱，透过膜的组份经深冷凝固后测其组成为乙醇∶水＝5∶95（重量比），透过速度为200克/小时×米²。

实施例3：在250毫升的锥型瓶中加入5克牛皮胶及95毫升水，室温浸泡2小时，水浴加热并搅拌至全溶后，加入 25毫升10%的聚乙烯醇水溶液及25毫升3%的壳聚糖水溶液，水浴加热并搅拌均匀后，置于真空干燥箱内，在60℃下抽真空至50毫米汞柱并保持该温度及真空度15分钟，加入戊二醛0.5毫升，并以不引入气泡的方式搅拌均匀后，涂布至聚丙烯腈超滤膜上，在室温下自然干燥24小时，最后在80℃的烘箱内干燥5小时，得涂层平均厚度为10微米的分离膜。将乙醇∶水＝80∶20（重量比）的混合液置于膜的含明胶层一侧，而膜的另一侧抽真空至5毫米汞柱，透过膜的组份经深冷凝固后测其组成为乙醇∶水＝10∶90（重量比），透过速度为420克/小时×米²。

实施例4：在100毫升的锥形瓶中加入3克牛皮胶、2克牛骨胶、0.2克醋酸钴及45毫升甲酰胺，室温磁力搅拌至全溶，置于40℃的真空干燥箱内，在10毫米汞柱下保持10分钟得铸膜液，将铸膜液滴入含有2%醋酸钴的饱和硫酸铵水溶液液面上，铸膜液在该液面上展开为薄层，十分钟后将一张聚丙烯腈反渗透膜覆盖在薄层上得到分离膜，6小时后将分离膜取出，用清水浸泡1分钟，自然干燥，得干的分离膜。将空气加压至5公斤/厘米²的压力于膜的含明胶薄层一侧，则从膜的另一侧出来的是含氧量为28%的气体，透过速度为5升/小时×米²。

Claims (7)

1、一种适用于含两种或两种以上物质的气态或液态混合物分离的高效分离膜的制作方法，其特征是所说的方法是以明胶和一种或多种添加剂为溶质，将溶质溶解在溶剂中形成铸膜液，将铸膜液流延后得到的半干性薄膜复合到多孔性支撑层表面制得分离膜，或将铸膜液涂布在多孔性支撑层表面干燥后制得分离膜，所说的添加剂为：聚乙烯醇，壳聚糖，淀粉，聚丙烯酸，羧甲基纤维素，醛，酸酐，羧酸，三价铬盐，三价铝盐，二价钴盐，二价铜盐或二价镍盐，所说的溶质中明胶重量百分含量是50%至99%，所说的明胶是皮胶，骨胶以及其它动物胶，所说的溶剂是水，甲酰胺，丙三醇，乙二醇，醋酸，水杨酸，苯甲酸或由这些物质组成的混合物。

2、根据权利要求1的方法，其特征是所说的多孔性支撑层是高分子多孔膜、无机多孔膜及布类。

3、根据权利要求2的方法，其特征是所说的多孔性支撑层是以聚丙烯腈、聚砜，聚砜酰胺，聚氯乙烯，聚酯，聚丙烯中的一种或多种物质为材料制得的超滤膜，微滤膜，反渗透膜或无纺布。

4、根据权利要求1的方法，其特征是所说的溶剂是水或甲酰胺。

5、根据权利要求1的方法，其特征是所说的溶质中明胶的重量百分含量是60%至90%。

6、根据权利要求1的方法，其特征是所说的明胶是皮胶或骨胶。

7、根据权利要求6的方法，其特征是所说的明胶是牛皮胶或牛骨胶。