CN104689716A - 交联型聚芳醚类聚合物多孔膜在耐溶剂分离过程中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一交联型聚芳醚类聚合物多孔膜在耐溶剂分离过程中的应用。所述溶剂介质为甲醇、乙醇、N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或氮甲基吡烙烷酮。
Description
技术领域
本发明涉及一种交联型聚芳醚类聚合物多孔膜在耐溶剂分离过程中的应用。
背景技术
膜分离过程以选择性透过膜为分离介质。当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。不同的膜过程使用的膜不同，推动力也不同。目前大多数膜分离的过程为压力驱动过程。根据操作条件的不同，或者膜孔径大小的不同，该压力过程可分为，超滤，微滤，反渗透，纳滤等不同的膜分离过程。纳滤一般指操作压力在5－30 bar 左右， 截留分子量大约在200－1000 之间。纳滤分离膜现在广泛的应用在水处理的过程之中，包括，海水淡化，污水处理等等。由于膜分离过程节省能源，无污染，过程简单，所以广泛应用工业各个领域中。目前状况下，大多数的纳滤膜都是应用在水体系中，但在溶剂体系中用的不多，特别是强极性溶剂，这也是目前纳滤膜开发的一个难点。由于，大多数聚合物都易溶于有机溶剂，特别是强极性溶剂，像DMF，DMSO, DMAC 等等， 而且即便是能找到耐溶剂的聚合物，也很难铺成膜，所以开发耐溶剂的纳滤膜成为纳滤膜领域的一个新的挑战。目前，从事这方面的研究，刚刚起步，其中以英国Adrew Livingston 教授和比利时Ivo Vankelecom 教授组研究最多。鉴于，大多数化工分离过程都是有机体系，相比常用的蒸馏，以及其它分离过程，纳滤分离膜，由于其在节省能源，和无污染，低成本上面的绝对优势，而具有非常广阔的前景。由于纳滤膜对截留分子量的可控性而实现对不同分子量的有机物的分离，因此对于化工产业也有不可估量的前景。该方向虽然具有很强应用前景，但是在国内仍是空白，国内大多数的研究还停留在水体系的研究方面，所以研究开发耐溶剂的分离膜并成功应用到化学化工领域意义重大。
聚芳醚类聚合物如聚芳醚酮、聚芳醚砜等，作为一类特种工程塑料具有优良的热性能，机械性能以及良好的化学稳定性，广泛应用于国防、电子、汽车等各个领域。同时聚芳醚类聚合物由于其优良的热稳定性和机械稳定性在分离领域具有很好的应用前景。聚醚砜类制成的反渗透膜和中空纤维广泛应用于海水脱盐和气体分离，但在耐溶剂分离领域，特别是强极性溶剂介质，目前尚未报道。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐溶剂性能好、化学稳定性和机械稳定性强、制备方法简单的交联型聚芳醚类聚合物多孔膜在耐溶剂分离过程中的应用。
本发明的交联型聚芳醚类聚合物多孔膜在耐溶剂分离过程中的应用，所述溶剂介质为甲醇、乙醇、N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或氮甲基吡烙烷酮。
本发明的有益结果是：
所制备膜材料具有优异的耐溶剂性能，在甲醇、乙醇、N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜等溶剂中具有较好的稳定性，所制备的膜在这些溶剂中浸泡三天，膜的形状，膜的重量，并没有明显的变化。可以用于强极性溶剂体系的分离。
耐溶剂分离：交联后的聚醚砜对染料（玫瑰红，普鲁士蓝，结晶紫）的截留达到99%以上。
膜材料制备方法简单、易行容易放大。
本发明提供的新型耐热纳滤分离膜，具有良好的应用前景和市场。
相对于其他的耐溶剂分离膜制备方法简单，该膜具有优异的化学稳定性和机械稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的聚合物多孔分离膜的截面图；
图2是本发明实施例2制备的聚合物多孔分离膜的截面图。
具体实施方式
本发明的交联型聚芳醚类聚合物多孔膜在耐溶剂分离过程中的应用。所述溶剂介质为甲醇、乙醇、N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或氮甲基吡烙烷酮。
本发明中的交联型聚芳醚类聚合物多孔膜，所述聚合物结构通式如下：
其中x,为结构单元数。该类聚合物的重均分子量在5000-800000之间；
R1，代表下述结构中的一种：
AR代表下述结构中的一种：
。
本发明中的交联型聚芳醚类聚合物多孔膜的制备方法，步骤如下：
（1）将所述的交联型聚芳醚类聚合物溶解于DMF、DMAC、DMSO、NMP的一种或者任意量的多种溶剂中，溶解温度在20～80℃，制成聚合物溶液，其中聚合物在溶液中的质量百分含量为10-30%；
（2）利用厚度为50～500um的涂膜刮刀将溶液涂于表面平整的玻璃板、不锈钢板或无纺布基底上；
（3）将涂好的溶液在空气中挥发0～2分钟，然后迅速浸入水或乙醇或甲醇非溶剂中固化1～60分钟，形成有孔分离膜；
（4）将第（3）步所形成有孔分离膜置于含有0.01-0.5mol/L的引发剂中,其中引发剂为二苯甲酮化合物、芳基叠氮化合物试剂中的一种或任意量的二种，时间为10分-12小时；
（5）将步骤（4）得到的多孔隔膜暴露在紫外光照下，控制光照时间为0.5~2h进行交联,得到交联型聚芳醚类聚合物多孔膜。
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1
将10g具有如下结构的烯丙基聚醚酮（重均分子量约为50000）溶解在50ml 的N, N-二甲基乙酰胺中，制成20%的聚合物溶液。将溶液浇铸到玻璃板上，用铸膜刀推平。然后迅速浸入5L水中，固化5分钟，得到聚醚酮的多孔膜。将制备的多孔隔膜浸入0.1mol的二苯甲酮甲醇溶液中通入氮气保护，进行紫外光照，控制光照时间为30min，得到交联的聚芳醚酮类耐溶剂纳滤膜。
其中图1给出了实施例1制备的耐溶剂纳滤膜的截面电镜图片，膜材料表现出传统指状孔结构，利用该膜材料对不同分子量的染料在不同溶剂体系中进行分离,其中染料的结构与分子量见表一。
表一、染料的分子量及结构
将该膜材料用于以上染料的分离，其中分离条件，采用1Mpa压力，平板膜的有效分离面积为，12.56 cm2，分离效果如下表2：表现出优异分离性能，对染料的截留率达到100%。同时在DMF中表现出优异的稳定性和分离性能。
表2、膜的分离性能
实施例2
同实施例1将溶液浓度从20%提高至25%。
实施例3
同实施例1将聚合物结构调成聚醚砜。
实施例4
同实施例1将聚合物结构调成聚醚醚酮酮。
实施例5
同实施例1将聚合物结构调成如下结构聚醚砜。
。
Claims (1)
1.一种交联型聚芳醚类聚合物多孔膜在耐溶剂分离过程中的应用，所述溶剂介质为甲醇、乙醇、N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或氮甲基吡烙烷酮。
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| CN201410694380.3A CN104689716A (zh) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | 交联型聚芳醚类聚合物多孔膜在耐溶剂分离过程中的应用 |
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Publications (1)
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| CN201410694380.3A Pending CN104689716A (zh) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | 交联型聚芳醚类聚合物多孔膜在耐溶剂分离过程中的应用 |
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|---|---|
| CN (1) | CN104689716A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101254417A (zh) * | 2007-12-14 | 2008-09-03 | 浙江大学 | 交联超支化聚合物复合纳滤膜及其制备方法 |
| WO2010082194A3 (en) * | 2009-01-13 | 2010-09-16 | B.P.T. Bio Pure Technology Ltd. | Solvent and acid stable membranes, methods of manufacture thereof and methods of use thereof inter alia for separating metal ions from liquid process streams |
| WO2013156600A1 (en) * | 2012-04-20 | 2013-10-24 | Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek (Vito) | Improved dilute chemical reaction process with membrane separation step |
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2014
- 2014-11-27 CN CN201410694380.3A patent/CN104689716A/zh active Pending
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