CN1698938A - 一种有机无机复合膜及其制备方法 - Google Patents
一种有机无机复合膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1698938A CN1698938A CN200510038719.5A CN200510038719A CN1698938A CN 1698938 A CN1698938 A CN 1698938A CN 200510038719 A CN200510038719 A CN 200510038719A CN 1698938 A CN1698938 A CN 1698938A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- organic
- immersion
- ammonium salt
- polyelectrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 17
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 title 1
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 6
- NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N [(1r,2s,4r,5r)-3-hydroxy-4-(4-methylphenyl)sulfonyloxy-6,8-dioxabicyclo[3.2.1]octan-2-yl] 4-methylbenzenesulfonate Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)O[C@H]1C(O)[C@@H](OS(=O)(=O)C=2C=CC(C)=CC=2)[C@@H]2OC[C@H]1O2 NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 5
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 claims description 4
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 229920000371 poly(diallyldimethylammonium chloride) polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- -1 montmorillonite anion Chemical class 0.000 abstract 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 abstract 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 5
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 5
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229920005644 polyethylene terephthalate glycol copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明涉及一种有机无机复合膜，主要用于近沸或恒沸混合物的渗透汽化分离领域，该有机无机复合膜是由交替沉积在片状或管状支撑体表面的铵盐或胺类聚电解质阳离子和蒙脱土阴离子组成。本复合膜的制备是将带负电的支撑体交替地浸入聚电解质阳离子溶液和蒙脱土阴离子溶液中，由带相反电荷的电解质在液/固界面通过静电作用交替沉积成膜，每次浸渍后冲洗除去表面粘附的聚离子和小分子电解质离子。本复合膜通过控制浸渍次数来控制复合膜的层数，从而实现对膜厚度的控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用于渗透汽化的有机无机复合膜及其制备方法。
背景技术
近年来开发的渗透汽化技术是一有相变的膜渗透过程，在液体混合物中组分蒸汽分压差的推动下，利用组分通过致密膜溶解和扩散速度的不同实现分离的过程。在一定条件下渗透汽化膜的选择性可以非常高，因此对某些用常规分离方法能耗高，或费用高的分离体系，特别是近沸、恒沸混合物的分离，渗透汽化技术常可发挥它的优势。膜材料是渗透汽化分离技术的关键，也是膜技术的核心。近年来，针对有机膜稳定性差、不易清洗和无机膜造价高，不耐强碱等缺陷，发展出性能良好的有机无机复合膜是研究的一个热点。复合膜的分离层厚度对被分离组分的渗透通量影响很大，膜的选择性也与分离层的厚度有关。为了提高膜的性能，复合膜在有支撑层的前提下，分离层应控制在适当厚度。目前，有机无机复合膜的制备方法通常有溶胶-凝胶法、有机聚合物部分热解法、纳米技术共聚法、化学气相沉积法、聚合物溶液沉积法、等离子体接枝聚合法、旋转涂膜法、相转化法等。这些方法大多数制备工艺复杂，适用范围窄。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的有机无机复合膜及其制备方法。
本发明的有机无机复合膜是由交替沉积在片状或管状支撑体表面的铵盐或胺类聚电解质阳离子和蒙脱土阴离子组成。
所说的铵盐聚电解质阳离子可以是聚二丙烯基二甲基铵氯化物离子、聚烯丙基氯化铵等，所说的胺类聚电解质阳离子可以是聚乙烯胺、聚乙烯亚胺等。
本复合膜中的支撑体采用膜领域中常用的无机陶瓷基体或有机材料基体，如聚丙烯腈、尼龙等材料。
本有机无机复合膜的制备方法包括下列步骤：
(1)按1wt％～10wt％浓度将蒙脱土投入水中混合，超声分散成悬浮液，过滤后得到清液，清液稀释到0.1wt％～0.5wt％作为阴离子溶液；
(2)配制单体浓度为0.005～0.05M的一种铵盐或胺类聚电解质阳离子水溶液；
(3)将支撑体浸在高纯水中；
(4)将步骤(3)浸水后的支撑体首先浸入步骤(2)配制的聚电解质阳离子水溶液中1～30min，由于静电作用使表面形成带正电的膜层，取出后用水冲洗1～10min，除去表面粘附物(聚离子和小分子电解质离子)，浸入步骤(1)配制的阴离子水溶液中1～30min，使表面吸附带负电的膜层，接着用水冲洗1～10min；反复重复上述步骤，直到达到所需厚度的复合膜。
本发明由带相反电荷的电解质在液/固界面通过静电作用交替沉积而形成分离层厚度可控的有机无机复合膜。这种有机无机复合膜用于渗透汽化分离恒沸或近沸混合物，效果良好。本有机无机复合膜的制备方法不仅实现分子尺寸范围内的一维控制，而且可以通过引入功能基团或诱导功能基团取向，控制表面性质及界面扩散等方法，使其具有一定的结构和功能，实现膜的功能化。同时，该法对设备和原材料没有特殊的要求，制备方法简单，能耗低，重复性好，适用范围广，无环境污染。
附图说明
图1是在聚丙烯腈/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PAN/PET)支撑体上沉积60层的聚二丙烯基二甲基铵氯化物/蒙脱土(PDADMAC/Clay)复合膜的表面扫描电子显微镜(SEM)图。
图2是不同层数的聚二丙烯基二甲基铵氯化物/蒙脱土(PDADMAC/Clay)复合膜的紫外可见吸收光谱图。
具体实施方式
实施例1
将10～100g蒙脱土溶于1L去离子水中，经超声分散一定时间后的悬浮液过滤，得到的清液再稀释到0.1wt％～0.5wt％作为阴离子溶液。配制单体浓度0.005～0.05M的聚二丙烯基二甲基铵氯化物(PDADMAC)的水溶液作为阳离子溶液。将等离子体处理的带负电的聚丙烯腈/聚对苯二甲酸乙二醇酯支撑体(PAN/PET)浸在高纯水中约1小时后，先将其浸入阳离子溶液1～30min，由于静电作用在表面形成带正电的膜层，接着取出用水冲洗1～10min，洗除表面粘附的聚离子和小分子电解质离子，不经干燥直接浸入阴离子溶液1～30min，形成带负电的膜层，再水洗1～10min，完成上述的一个循环为一层。反复重复上述的循环过程，可得到不同厚度的复合膜。
所制得的60层复合膜的表面SEM图见图1。
制备出的不同层数的PDADMAC/Clay膜的紫外可见吸收光谱图见图2。图中横坐标为吸收光波长，纵坐标为光吸收度。可以看出，随着复合膜层数(n)的增加，光吸收度逐渐增加。
Claims (3)
1.一种有机无机复合膜，其特征是由交替沉积在片状或管状支撑体表面的铵盐或胺类聚电解质阳离子和蒙脱土阴离子组成。
2.根据权利要求1所述的所说的有机无机复合膜，其特征是所说的铵盐聚电解质阳离子是聚二丙烯基二甲基铵氯化物离子或聚烯丙基氯化铵，所说的胺类聚电解质阳离子是聚乙烯胺或聚乙烯亚胺。
3.权利要求1的复合材料膜的制备方法，其特征是包括下列步骤：
(1)按1wt％～10wt％浓度将蒙脱土投入水中混合，超声分散成悬浮液，过滤后得到清液，清液稀释到0.1wt％～0.5wt％浓度作为阴离子溶液；
(2)配制单体浓度为0.005～0.05M的一种铵盐或胺类聚电解质阳离子水溶液；
(3)将支撑体浸在高纯水中；
(4)将步骤(3)浸水后的支撑体首先浸入步骤(2)配制的聚阳离子水溶液中1～30min，由于静电作用使表面形成带正电的膜层，取出后用水冲洗1～10min，除去表面粘附的聚离子和小分子电解质离子，浸入步骤(1)配制的阴离子水溶液中1～30min，使表面吸附带负电的膜层，接着用水冲洗1～10min；重复上述步骤，直到达到所需厚度的复合膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100387195A CN1298414C (zh) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | 一种有机无机复合膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100387195A CN1298414C (zh) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | 一种有机无机复合膜及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1698938A true CN1698938A (zh) | 2005-11-23 |
| CN1298414C CN1298414C (zh) | 2007-02-07 |
Family
ID=35475287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2005100387195A Active CN1298414C (zh) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | 一种有机无机复合膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1298414C (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100411720C (zh) * | 2006-06-09 | 2008-08-20 | 北京工业大学 | 一种用于聚电解质复合物渗透汽化膜的组装方法 |
| CN102210985A (zh) * | 2010-04-06 | 2011-10-12 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种有机-无机杂化荷正电分离膜 |
| CN102350226A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-02-15 | 南京工业大学 | 一种有机无机中空纤维复合膜的制备方法 |
| CN102941026A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-02-27 | 河北工业大学 | 一种对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜 |
| CN103211545A (zh) * | 2012-01-18 | 2013-07-24 | 宁波工程学院 | 一种用于火灾时逃生的湿巾及其制备方法 |
| CN103682210A (zh) * | 2012-09-06 | 2014-03-26 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种有机-无机多孔复合膜在液流储能电池中的应用 |
| WO2016188006A1 (zh) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 封装薄膜及其制作方法、发光器件、显示面板和显示装置 |
| CN106807258A (zh) * | 2015-11-27 | 2017-06-09 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种硅橡胶复合膜及其制备方法和应用 |
| CN109075262A (zh) * | 2016-03-25 | 2018-12-21 | 3M创新有限公司 | 多层阻挡膜 |
| CN110857255A (zh) * | 2018-08-24 | 2020-03-03 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种蒙脱土逐层矿化沉积形成固化膜的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1291777C (zh) * | 2003-08-05 | 2006-12-27 | 中国科学技术大学 | 荷正电有机－无机杂化膜的制备方法 |
-
2005
- 2005-04-06 CN CNB2005100387195A patent/CN1298414C/zh active Active
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100411720C (zh) * | 2006-06-09 | 2008-08-20 | 北京工业大学 | 一种用于聚电解质复合物渗透汽化膜的组装方法 |
| CN102210985A (zh) * | 2010-04-06 | 2011-10-12 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种有机-无机杂化荷正电分离膜 |
| CN102210985B (zh) * | 2010-04-06 | 2013-05-01 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种有机-无机杂化荷正电分离膜 |
| CN102350226A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-02-15 | 南京工业大学 | 一种有机无机中空纤维复合膜的制备方法 |
| CN102350226B (zh) * | 2011-08-30 | 2014-02-26 | 南京工业大学 | 一种有机无机中空纤维复合膜的制备方法 |
| CN103211545A (zh) * | 2012-01-18 | 2013-07-24 | 宁波工程学院 | 一种用于火灾时逃生的湿巾及其制备方法 |
| CN103682210B (zh) * | 2012-09-06 | 2016-04-13 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种有机-无机多孔复合膜在液流储能电池中的应用 |
| CN103682210A (zh) * | 2012-09-06 | 2014-03-26 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种有机-无机多孔复合膜在液流储能电池中的应用 |
| CN102941026A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-02-27 | 河北工业大学 | 一种对单一阳离子具有选择性的离子交换复合膜 |
| WO2016188006A1 (zh) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 封装薄膜及其制作方法、发光器件、显示面板和显示装置 |
| US9698360B2 (en) | 2015-05-28 | 2017-07-04 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Package thin film and manufacturing method thereof, light emitting device, display panel and display device |
| CN106807258A (zh) * | 2015-11-27 | 2017-06-09 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种硅橡胶复合膜及其制备方法和应用 |
| CN109075262A (zh) * | 2016-03-25 | 2018-12-21 | 3M创新有限公司 | 多层阻挡膜 |
| CN110857255A (zh) * | 2018-08-24 | 2020-03-03 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种蒙脱土逐层矿化沉积形成固化膜的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1298414C (zh) | 2007-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1298414C (zh) | 一种有机无机复合膜及其制备方法 | |
| Yang et al. | Biomimetic silicification on membrane surface for highly efficient treatments of both oil-in-water emulsion and protein wastewater | |
| Liang et al. | Water permeance, permeability and desalination properties of the sulfonic acid functionalized composite pervaporation membranes | |
| Wang et al. | Mussel-inspired hybrid coatings that transform membrane hydrophobicity into high hydrophilicity and underwater superoleophobicity for oil-in-water emulsion separation | |
| Shan et al. | Natural organic matter fouling behaviors on superwetting nanofiltration membranes | |
| US20130105395A1 (en) | Nanostructured membranes for engineered osmosis applications | |
| CN105148750B (zh) | 一种聚酰胺复合膜表面改性的方法 | |
| CN101053780A (zh) | 复合纳滤膜的制备方法 | |
| CN113289498B (zh) | 一种荷正电纳滤膜及其制备方法 | |
| CN1243600C (zh) | 高透过性复合反渗透膜及其制造方法 | |
| CN107020017A (zh) | 一种抗污染复合蒸馏膜及其制备方法与应用 | |
| Seah et al. | Improving properties of thin film nanocomposite membrane via temperature-controlled interfacial polymerization for nanofiltration process | |
| Mbuli et al. | Preparation and characterization of thin film composite membranes modified with amine‐functionalized β‐cyclodextrins | |
| Meng et al. | Janus membranes at the water-energy nexus: A critical review | |
| Feng et al. | Superoleophobic micro-nanostructure surface formation of PVDF membranes by tannin and a condensed silane coupling agent | |
| Wang et al. | Synergistic regulation of macrocyclic polyamine-based polyamide nanofiltration membranes by the interlayer and surfactant for divalent ions rejection and mono-/di-ions sieving | |
| Ma et al. | Nanosponge membrane with 3D-macrocycle β-cyclodextrin as molecular cage to simultaneously enhance antifouling properties and efficient separation of dye/oil mixtures | |
| Liu et al. | Graphene oxide hollow fiber membranes for solvent dehydration by nanofiltration | |
| CN111644079B (zh) | 一种高表面粗糙度的纳滤膜材料及其制备方法 | |
| CN110743383B (zh) | 一种提高聚酰胺复合膜渗透通量的改性方法 | |
| Tian et al. | Preparation of refreshable membrane by partially sacrificial hydrophilic coating | |
| Fazullin et al. | Synthesis and characterization of a multilayer membrane with surface layers for water desalination | |
| CN107441953B (zh) | 一种荷负电聚电解质/分子筛复合膜的制备方法及应用 | |
| Fu et al. | Study on High-Performance Pervaporation Desalination Membranes Prepared by Interfacial Reactions between Two Aqueous Monomers | |
| CN107321196B (zh) | 一种可质子化的聚电解质纳米粒子/NaA分子筛复合膜的制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NANJING JIUSI HIGH-TECH CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Effective date: 20141120 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 210009 NANJING, JIANGSU PROVINCE TO: 211800 NANJING, JIANGSU PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20141120 Address after: 211800 Nanjing, Pukou Province Economic Development Zone, Phoenix Road, No. 8, No. Patentee after: Nanjing Jiusi High-Tech Co., Ltd. Address before: 210009 Nanjing City, Jiangsu Province, the new model road No. 5 Patentee before: Nanjing University of Technology |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201105 Address after: No.1, yanchuang garden, Nanjing area, China (Jiangsu) pilot Free Trade Zone, Nanjing, Jiangsu Province, 211800 Patentee after: Jiangsu jiumo Hi Tech Co., Ltd Address before: 211800 No. 8 Fenghuang Road, Pukou Economic Development Zone, Nanjing, Jiangsu Patentee before: NANJING JIUSI HIGH-TECH Co.,Ltd. |