CN105771673B - 高分子分离膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高分子分离膜，该高分子分离膜由高分子介子材料加压加热形成，高分子介子材料由亲水树脂或亲油树脂、氧化硅、贝壳颗粒、氧化铁、植物粒子与固化剂混配得到。本发明以树脂、氧化硅、贝壳颗粒、氧化铁、植物粒子与固化剂为原料混配得到高分子介子材料，并将该高分子介子材料加压加热得到高分子分离膜，根据所选树脂性能，可制得亲水性的高分子分离膜或亲油性的高分子分离膜，实现对液相分子的过滤；通过控制高分子介子材料的粒径及加压条件，制得的高分子分离膜的孔径可为5～100μm，能够分离过滤该粒径范围内的所有分子；而且，该高分子分离膜的生产工艺简单，原料及工艺成本低。

Description

高分子分离膜
技术领域
本发明涉及一种高分子膜，特别涉及一种能够实现选择性分离的高分子分离膜。
背景技术
膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同(或称为截留分子量)，可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜；根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜。
无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，无机陶瓷膜是无机膜中使用最为广泛的一种，陶瓷膜具有多种优点，如耐高温、高压、抗化学药剂能力强、强度高、受pH值影响小、抗污染、寿命长等，但陶瓷膜制备成本高，过滤精度较低，选择性较小，且与有机膜相比，材料可选空间很小；有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等，其材料来源广泛，且选择性较高，已在新能源、生物工程、化工新技术等方面已显示出它的潜力；但现有的高分子膜一般是对高分子材料进行表面改性，从而得到能够选择性分离的高分子膜，其制备过程复杂、表面改性效果难以控制，且分离效率低，另外制得的油水分离膜强度较低，抗冲击性能差，为提高其强度，通常需以金属网(如铜网)为基底，生产成本高。
基于上述问题，迫切需要寻求一种能同时兼具现有的无机膜和有机膜优点的分离膜。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够实现选择性分离、且分离效率高、强度高、生产成本较低的高分子分离膜。
技术方案：本发明所述的高分子分离膜，由高分子介子材料加压加热形成，该高分子介子材料由亲水树脂或亲油树脂、氧化硅、贝壳颗粒、氧化铁、植物粒子与固化剂混配得到。以亲水树脂为原料，制得的高分子分离膜具有亲水性；以亲油树脂为原料，制得的高分子分离膜具有亲油性。
高分子分离膜的孔径为5～100μm。通过控制加压条件和高分子介子材料的粒径，可得到不同孔径的高分子分离膜，从而用于多种粒径的分子过滤。
具体的，该高分子分离膜由高分子介子材料在温度100～200℃、压力0.5～2Mpa的条件下加压加热10～30min形成；该高分子介子材料由5～20重量份的亲水树脂或亲油树脂、30～60重量份的氧化硅、30～50重量份的贝壳颗粒、20～50重量份的氧化铁、60～80重量份的植物粒子和0.3～5重量份的固化剂混配得到。
较优的，高分子介子材料在加压之前经过真空加热处理，真空加热处理温度为100～200℃，压力为-0.5～-2Mpa，时间为10～30min。
上述高分子介子材料由亲水树脂或亲油树脂、氧化硅、贝壳颗粒、氧化铁、植物粒子与固化剂在100～200℃下混配、冷却、过筛后制得。
上述固化剂为乌洛托品、硬脂酸钙、桐油和硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合物。
上述植物粒子为椰子壳粒子、栗子壳粒子或两者的混合物。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明以树脂、氧化硅、贝壳颗粒、氧化铁、植物粒子与固化剂为原料混配得到高分子介子材料，并将该高分子介子材料加压加热得到高分子分离膜，根据所选树脂性能，可制得亲水性的高分子分离膜或亲油性的高分子分离膜，实现对液相分子的过滤；(2)本发明的通过控制高分子介子材料的粒径及加压条件，制得的高分子分离膜的孔径可为5～100μm，能够分离过滤该粒径范围内的所有分子；而且，该高分子分离膜的生产工艺简单，原料及工艺成本低；(3)本发明的生产工艺中，对高分子介子材料加压加热前增加了真空加热处理，该处理可以使高分子介子材料具有更好的强度，且孔分布更加均匀化，从而使得高分子分离膜具有更高的强度及更优的分离能力。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
(1)制备高分子介子材料：将5份亲水环氧树脂、30份氧化硅粉末、30份贝壳颗粒、20份氧化铁粉末、60份椰子壳粒子、0.1份乌洛托品和0.2份硬脂酸钙在100℃下混配、冷却、过筛得到20目的高分子介子材料；
(2)制备高分子分离膜：将步骤(1)所得高分子介子材料在压力0.5Mpa，温度100℃的条件下加压加热30min，用模具成型，得到高分子分离膜。
所得高分子分离膜的孔径为5μm。
实施例2
(1)制备高分子介子材料：将20份酚醛树脂、60份氧化硅粉末、50份贝壳颗粒、50份氧化铁粉末、80份栗子壳粒子、1份乌洛托品、2份桐油和2份硬脂酸酰胺在200℃下混配、冷却、过筛得到30目的高分子介子材料；
(2)制备高分子分离膜：将步骤(1)所得高分子介子材料在压力2Mpa，温度200℃的条件下加压加热10min，用模具成型，得到高分子分离膜。
所得高分子分离膜的孔径为40μm。
实施例3
(1)制备高分子介子材料：将10份聚酰胺树脂、50份氧化硅粉末、40份贝壳颗粒、30份氧化铁粉末、35份栗子壳粒子、35份椰子壳粒子和3.5份硬脂酸钙在150℃下混配、冷却、过筛得到40目的高分子介子材料；
(2)制备高分子分离膜：将步骤(1)所得高分子介子材料在温度为100℃，压力为-0.5MPa的条件下加热10min后，加压至1Mpa、并升温至150℃继续加热15min，用模具成型，得到高分子分离膜。
所得高分子分离膜的孔径为70μm。
实施例4
(1)制备高分子介子材料：将15份不饱和聚酯树脂、40份氧化硅粉末、45份贝壳颗粒、40份氧化铁粉末、45份椰子壳粒子、30份栗子壳粒子、1份乌洛托品和1份硬脂酸酰胺在180℃下混配、冷却、过筛得到50目的高分子介子材料；
(2)制备高分子分离膜：将步骤(1)所得高分子介子材料在温度为200℃，压力为-2MPa的条件下加热30min后，加压至1.5Mpa，保持200℃继续加热25min，用模具成型，得到高分子分离膜。
所得高分子分离膜的孔径为100μm。
分别取100g水和100g油的混合液、100g水和100g甲苯的混合液，100g乙醇和100g乙酸乙酯的混合液、100g丙酮和100g苯酚的混合液，依次采用实施例1～4制得的高分子分离膜过滤，通过该高分子分离膜的液相流入烧杯内，记录烧杯中滤得的液相及该液相的质量，如表1。
表1滤得液相及该液相的质量
由表1可知，实施例1～4制得的高分子分离膜能够选择性地过滤液相分子，且其分离效率较高，达90％以上；而且，制得的高分子分离膜可亲水或亲油，其亲水性或亲油性由树脂的性能决定，如实施例1和3分别以亲水性的环氧树脂和聚酰胺树脂为原料，制得的高分子分离膜具有亲水性，能供水、乙醇等亲水性分子通过；实施例2和4分别以亲油性的酚醛树脂和不饱和聚酯树脂为原料，制得的高分子分离膜具有亲油性，能供油、苯酚等亲油性分子通过。
实施例5
参照实施例1，进行4组平行试验，区别在于步骤(2)中对高分子介子材料的处理条件。
第1组：将高分子介子材料在压力0.5Mpa、温度100℃的条件下加压加热30min；
第2组：将高分子介子材料在压力2Mpa、温度200℃的条件下加压加热10min；
第3组：将高分子介子材料在压力为-0.5Mpa、温度为100℃的条件下加热10min后，加压至0.5Mpa，保持100℃继续加热30min；
第4组：将高分子介子材料在压力为-2Mpa、温度为200℃的条件下加热30min后，加压至2Mpa，保持200℃继续加热10min。
测量各组制得的高分子分离膜的机械强度。
取4份100g水和100g油的混合液，分别采用第1～4组制得的高分子分离膜过滤，通过该高分子分离膜的液相流入烧杯内，记录烧杯中的滤得液相及该液相的质量。
制得的高分子分离膜的强度及液相分离能力如表2。
表2制得的高分子分离膜的强度及液相分离能力
实施例6
参照实施例2，进行4组平行试验，区别在于步骤(2)中对高分子介子材料的处理条件。
第5组：将高分子介子材料在压力1Mpa、温度150℃的条件下加压加热25min；
第6组：将高分子介子材料在压力1.5Mpa、温度180℃的条件下加压加热10min；
第7组：将高分子介子材料在压力为-1Mpa、温度为150℃的条件下加热10min后，加压至1Mpa、保持150℃继续加热30min；
第8组：将高分子介子材料在压力为-2Mpa、温度为180℃的条件下加热30min后，加压1.5Mpa，保持180℃继续加热10min。
测量各组制得的高分子分离膜的机械强度。
取4份100g乙醇和100g乙酸乙酯的混合液，分别采用第5～8组制得的高分子分离膜过滤，通过该高分子分离膜的液相流入烧杯内，记录烧杯中的滤得液相及该液相的质量。
制得的高分子分离膜的强度及液相分离能力如表3。
表3制得的高分子分离膜的强度及液相分离能力
由表2及表3可知，对高分子介子材料加压加热前进行真空加热处理，可显著提高制得的高分子分离膜的的机械强度，而且，真空加热处理可使高分子分离膜具有更优的液相分离能力，其分离效率可达99％。

Claims (6)

1.一种高分子分离膜，其特征在于，所述高分子分离膜由高分子介子材料在温度100～200℃、压力0.5～2Mpa的条件下加压加热10～30min形成；所述高分子介子材料由5～20重量份的亲水树脂或亲油树脂、30～60重量份的氧化硅、30～50重量份的贝壳颗粒、20～50重量份的氧化铁、60～80重量份的植物粒子和0.3～5重量份的固化剂混配得到。
2.根据权利要求1所述的高分子分离膜，其特征在于，所述高分子介子材料在加压之前经过真空加热处理，所述真空加热处理温度为100～200℃，压力为-0.5～-2Mpa，时间为10～30min。
3.根据权利要求1所述的高分子分离膜，其特征在于，所述高分子分离膜的孔径为5～100μm。
4.根据权利要求1所述的高分子分离膜，其特征在于，所述高分子介子材料由亲水树脂或亲油树脂、氧化硅、贝壳颗粒、氧化铁、植物粒子与固化剂在100～200℃下混配、冷却、过筛后制得。
5.根据权利要求1所述的高分子分离膜，其特征在于，所述固化剂为乌洛托品、硬脂酸钙、桐油和硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的高分子分离膜，其特征在于，所述植物粒子为椰子壳粒子、栗子壳粒子或两者的混合物。
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