[发明专利]高性能聚丙烯酸钠基聚电解质复合物分离膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料制备和膜分离领域，尤其涉及一种高性能聚丙烯酸钠聚电解质复合物分离膜的制备方法。

背景技术

膜分离由于其节能、高效、环保的特点已经称为传统化工分离的重要组成部分。膜材料是所有膜技术的核心，也是决定一项膜技术是否能够取得成功的关键因素之一。渗透汽化技术利用料液不同组分在分离膜中不同的吸附-扩散速度达到分离效果。渗透汽化在分离近沸物、共沸物以及温敏料液方面有独到优势。通量和透过液中被分离组分的含量是表征渗透汽化分离性能的两个指标，分别代表了膜的渗透性和选择性。近年来，开发综合性能优良的脱水膜材料成为国内外学术界研究的热点。

有机物脱水尤其是乙醇，异丙醇脱水是渗透汽化工业应用的典型代表。对于醇类渗透汽化脱水而言，其目的在于脱除醇中的少量水获得高纯的醇或者快速的打破醇-水共沸点。因此，获得高的通量对于渗透汽化脱水的应用是至关重要的。然而，由于渗透汽化传质过程是基于溶解-扩散机理进行，高的通量往往导致膜更大的溶涨度，从而导致分离因子的降低和膜分离性能随操作时间的蜕化。为了解决这一问题，化学交联，无机-有机杂化，表面改性等方法被用于制备可以限制溶涨度的渗透汽化膜。然而，这些方法在限制膜在进料液中溶涨度的同时往往导致膜通量的下降。聚电解质(天然或合成)是一类含有可离解结构单元的亲水或水溶性高分子材料，其种类繁多且广泛用于有机物脱水。由于单一的聚电解质水溶性好，膜的稳定性差；通过交联反应在一定程度上提高了膜的稳定性，但膜渗透性能降低。据国内外文献报道，用于有机物脱水的正-负聚电解质膜的制备方法有三种：(1)自组装方法，即相反电荷的两种聚电解质通过层层自组装(LbL)法制备的层层自组装膜；(2)共混法，即在酸性条件下，通过溶液共混法制备两种弱聚电解质的共混膜；(3)两次层层涂刮法，其制备工艺是，先在支撑底膜上刮上一种聚电解质铸膜液，待其微干后在其表面刮涂上第二种带相反电荷的聚电解质铸膜液，或将其浸入第二种聚电解质溶液中。在双层复合物膜的界面处，由正、负离子的静电作用，形成了离子交联结构，从而提高了双层复合物膜的分离性能，也改善其机械力学性能。聚电解质络合物通过大分子阴离子和阳离子库仑力作用产生了一定的物理交联，不易发生小分子反离子流失现象，因此分离性能稳定。

聚丙烯酸钠是一种常用的渗透汽化脱水膜材料，它具有来源丰富，价格低廉，亲水性好的优点。未交联的聚丙烯酸钠通量较大，但是力学性能差，性能不稳定。传统化学或者高价无机离子交联的方法可以提高聚丙烯酸钠的力学性能和渗透汽化性能的稳定性，但是却大大降低了其渗透通量。其原因在于此种交联的方法使得聚丙烯酸钠亲水羧酸根数目有效数目减少。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高性能聚丙烯酸钠聚电解质复合物分离膜的制备方法。

高性能聚丙烯酸钠聚电解质复合物分离膜的制备方法包括如下步骤：