[发明专利]一种抗污染渗透汽化膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于渗透汽化膜制备领域，尤其涉及一种抗污染渗透汽化膜的制备方法。

背景技术

近年来，膜分离技术广泛用于水处理、饮料加工、生物化工、医药等领域。其中，渗透汽化作为一种新型的膜分离技术，因其具有节能、环保、高效等优点，在生物质燃料制备、有机溶剂回收、有机溶剂脱水、有机混合物分离等领域有着越来越多的应用。

当渗透汽化膜用于处理含有微生物的体系如生物质发酵液、生活废水时，膜污染是困扰膜应用的关键性问题，膜污染将导致膜性能下降并降低膜材料本身的稳定性。目前针对膜的抗污染改性主要集中在亲水性改性方面，这些亲水改性的抗污染膜被用于微滤、超滤、纳滤和反渗透领域。但是，对于渗透汽化膜来说，由于很多应用体系要求膜具有较强的疏水性，如在生物质发酵液中回收醇类有机溶剂、在废水中回收各种有机溶剂等，亲水性改性的方法制备抗污染的渗透汽化膜就存在很大的局限性。因此，如何在保持膜的疏水性的前提下，制备出抗污染的渗透汽化膜是我们所面临的挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗污染渗透汽化膜的制备方法。本发明通过在已有的渗透汽化膜表面涂覆一层薄而稳定的疏水性的抗污染有机涂层，从而提高渗透汽化膜的抗污染能力。

本发明的技术方案：一种抗污染渗透汽化膜的制备方法，其具体步骤如下：在容器中加入有机溶剂、聚有机硅氧烷、含氟硅烷和催化剂，其中有机溶剂的加入质量为聚有机硅氧烷质量的5～35倍，含氟硅烷的加入质量为聚有机硅氧烷质量的0.05～0.3倍，催化剂的加入质量为聚有机硅氧烷质量的0.005～0.01倍，搅拌后得到均匀的涂膜溶液；然后将涂膜溶液均匀地涂覆在渗透汽化膜表面，经过热处理后，即在渗透汽化膜表面形成一层薄且稳定的抗污染膜层，从而制备得到抗污染渗透汽化膜。

优选所述的有机溶剂为己烷、庚烷、甲苯或四氢呋喃；也可以为上述几种有机溶剂的任意比例的混合物。

所述的聚有机硅氧烷为羟基、氯或氢封端的聚有机硅氧烷；优选聚有机硅氧烷为二羟基-聚甲基苯基硅氧烷、二羟基-聚二甲基硅氧烷、二氯-聚二甲基硅氧烷或二乙氧基-聚二甲基硅氧烷；也可以为上述几种聚有机硅氧烷的任意比例的混合物。

所述的含氟硅烷为含有CF₃或CF₂链段的硅烷；优选(3，3，3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、(3，3，3-三氟丙基)三氯硅烷、1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷或三氯(1H，1H，2H，2H-全氟辛基)硅烷；也可以为上述几种含氟硅烷的任意比例的混合物。

优选所述的催化剂为二丁基二乙酸锡、二乙基二月桂酸锡、二丁基二月桂酸锡、苯胺、二丁基胺或氯铂酸，更优选二丁基二月桂酸锡或氯铂酸。

所述的将涂膜溶液均匀地涂覆在渗透汽化膜表面后，优选热处理的温度为80～140℃，热处理时间为6～24h。

所述的渗透汽化膜为所有可应用的渗透汽化膜。优选渗透汽化膜德分离层材料为以下几类中的任何一种：1)各种有机膜材料：如：硅橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙二烯橡胶、聚三甲基硅丙炔、聚丙烯、聚丁二烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚醚酰胺嵌段共聚物或其衍生物；2)各种无机膜材料：如：碳、疏水型分子筛、有机金属骨架；3)混合基质膜材料：由各种无机粒子掺杂的硅橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙二烯橡胶、聚三甲基硅丙炔、聚丙烯、聚丁二烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚醚酰胺嵌段共聚物或其衍生物。

优选所述的在渗透汽化膜表面形成的抗污染膜层的厚度为0.2～10微米。

有益效果：

表面涂层中的含氟基团具有很低的表面能，导致微生物很难在膜表面附着，从而具有很好的抗污染性能，使得渗透汽化膜在含有微生物的体系中能够保持长时间操作的稳定性。同时，该涂层与渗透汽化膜层可以通过化学键的作用相结合，因此也具有良好的结构稳定性。此外，表面涂覆的含氟基团的涂层不仅不会降低渗透汽化膜的疏水性，反而会对膜的疏水性有所提高，从而提高膜的分离选择性；并且该抗污染涂层具有纳米级的厚度，对渗透汽化膜的渗透通量几乎不会造成影响。本发明也具有简便、易行、普适性等优点，可实现生产工艺的快捷和连续化。

具体实施方式

实施例1

在容器中加入质量比为20∶1∶0.2∶0.01的己烷、二羟基-聚甲基苯基硅氧烷、(3，3，3-三氟丙基)三甲氧基硅烷和二丁基二月桂酸锡，室温下搅拌后配置成涂膜溶液。然后将配置好的涂膜液均匀地涂覆在硅橡胶渗透汽化膜的表面，在90℃下热处理12h，即在膜表面形成一层厚度约为3微米的抗污染膜层，从而制备出抗污染的硅橡胶膜。