[发明专利]一种改性有机硅脱酚膜的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种可用于渗透汽化法分离水中苯酚的改性有机硅膜的制备方法，属于渗透汽化膜分离技术领域

背景技术：

渗透汽化(Pervaporation，PV)是在液体混合物组分的蒸汽压差推动下，利用组分通过膜的溶解与扩散速率的不同来实现组分分离的过程。渗透汽化膜分离技术具有投资少、操作费用低、分离效率高、易于规模化、可扩充性好、便于控制、易更换等显著优点被认为能替代传统分离方法如蒸馏和液液萃取。渗透汽化的主要应用有溶剂脱水、水中除去有机物(如醇、苯酚类)、有机混合物分离(如环己烷/苯)三方面。其中溶剂脱水的膜开发比较容易，最早实现工业化，而水中脱除有机物的膜材料制备与改性难度较大，但是具有良好的经济优势，因此，一直是本领域人员关注的热点问题。

聚二甲基硅氧烷简称PDMS，是一种高分子有机硅化合物，通常被称为有机硅。具有光学透明，且在一般情况下，被认为是惰性，无毒，不易燃。是最为常见的水中脱有机物膜，已有很多关于PDMS膜用于水中分离有机物的报道，但是由于其选择性欠佳，机械性能也有待提高，人们想了很多办法进行改性。目前最常用的改性方式即添加沸石无机材料进行改性。

Hennepe(Hennepe H.J.C.,Bargeman D,Mulder M.H.V.,Smolders C.A.,Zeolite-filled silicone rubber membranes:Part 1.Membrane preparation and pervaporation results.J.Mem.Sci.,35(l):39-55,1987)早已提出这种改性方法的机理，即基于全硅沸石的孔结构。随后人们一直以此为基础开发各种沸石改性PDMS膜，一直延续至今，如Huang等的工作(Huang J,Meagher M.M，Pervaporative recovery of n-butanol from aqueous solutions and ABE fermentation broth using thin-film silicalite-filled silicone composite membranes)取得了一定的效果。但是目前全硅沸石的制备流程比较复杂，需要水热合成，另外沸石只在一定含量范围内对分离有促进作用，超过临界含量则会出现由粒子团聚，界面缺陷等原因导致的分离性能显著下降，而且一般沸石的添加量较大，影响到PDMS膜的韧性。

本发明的研究工作，改变以住的有机硅膜改性思路，不再采用无机的沸石改性，而转为采用有机改性剂油醇(又称为9-正十八碳烯醇)进行改性，用于水中苯酚的优先分离。利用油醇双键结构对苯酚的苯环具有良好的吸附作用，同时利用油醇的羟基与PMDS的交联剂反应。既提高选择性，又避免油醇在料液中的流失，保证了膜的操作稳定性。改性膜的制备过程简便易行，并且得到的膜在分离苯酚/水混合物时，对水中的苯酚表现出良好的综合分离性能。据马克等(马克,陈寅生,李茜.新型PDMS渗透蒸发膜处理含酚废水的研究[J].水处理技术,2010,1:74-77)的报道，其有机硅膜的渗透通量仅为0.098g·m^-2·h^-1，分离因子仅为5.12，而本发明中报道的改性膜，远远高于其报道值，渗透通量可达526g·m^-2·h^-1，而分离因子可达8.63。尤其是渗透通量提高了几千倍，已经体现出工业化应用的巨大潜力。

发明内容：

本发明的目的在于制备从水中优先脱除苯酚的油醇改性有机硅渗透汽化膜，得到的改性分离膜具有优异的耐受性，在宽温度范围内保持足够的韧性，机械强度，分离稳定性，在膜分离领域有很大的实用价值。此外，分离膜材料组分简单、成本低廉，分离膜的制备工艺过程容易操作，有工业化应用的潜力和价值。

改性有机硅脱酚膜的制备方法：首先，将室温硫化液体硅橡胶与溶剂机械搅拌至溶解形成透明溶液；然后，加入交联剂和催化剂机械搅拌5-20分钟，四者质量比为室温硫化液体硅橡胶:溶剂:交联剂:催化剂＝33:60:5:2；接下来，加入油醇，油醇质量为室温硫化液体硅橡胶质量的1％-5％，机械搅拌2-10分钟混合均匀，最后，将所得溶液在支撑底膜上流延成膜，于室温下静置4-5h后，将膜放入真空干燥箱中于60-80℃干燥8-12h。