[发明专利]一种快速环保制备致密分离膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，特别涉及一种快速环保制备致密分离膜的方法。

背景技术

当前，膜技术已成为解决人类面临的水资源、能源、环境和传统产业改造等领域重大问题的共性技术之一。尤其是基于致密、无缺陷分离层的有机聚合物膜材料，可以对特定的离子和分子进行高效的筛分和分离，在气体分离、物料分离和水处理等多领域具有巨大的应用潜力。此外，由于其取材广泛、单位面积制造成本低廉、组件装填密度大等优点，更易于工业放大和商业化的应用。

目前，绝大多数的有机聚合物致密分离膜材料都是由传统的刮膜法、浸渍法制备。在制膜过程中，需要经聚合物的溶解和脱泡(铸膜液的配制)、铸膜液在多孔基膜上的刮涂过程、溶剂的挥发、后处理等多步操作才能完成，过程极其复杂；且整个过程需要持续几小时到十几个小时，甚至几天才能制得致密分离膜，耗时多，成膜效率极低；在膜液的刮涂过程中也存在人为因素，由此可导致基膜表面形成的分离层厚度不均，易产生缺陷，所制备的膜结构和性能不稳定，重复性差；此外，传统方法一般采用固态或高黏度的高聚物作为致密分离层的交联主体，且高聚物在有机溶剂(如正庚烷、甲苯、三氯甲烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、吡咯烷酮等)中溶解是获得致密分离层的关键，因此这些有毒有害溶剂的大量使用和挥发会对环境造成严重的二次污染，并对制膜工人的健康造成严重危害。

喷涂技术，是将料液通过机械雾化作用以一定速度喷射沉积到支撑体表面形成涂层的方法。该方法可使料液均匀地分布于支撑体表面，通过调节喷涂的次数可控制涂层的厚度，是表面过程技术的重要组成部分之一。喷涂技术也可用于致密分离膜的制备。例如，张国俊等(CN102698613A，CN102512980A，CN102698612A，CN103182251B)借助喷涂技术发明了多种致密分离膜自动喷涂装置和方法，并成功制备出系列具有不同选择性分离层的致密膜。但发明人发现，这些发明装置虽然在一定程度上简化了制膜过程，但仍然需要高聚物的溶解步骤和后处理，因此，要形成致密分离层仍需较长时间(几个小时)，且聚合物的溶解也要用到大量有机溶剂；为此，张国俊等(CN201310654128)又发明了 一种环境友好优先透醇复合膜的制备装置及方法，在该方法中，虽然使用液态低聚物成膜可减少有机溶剂的环境污染，但聚合物的后交联时间长达6～20h，制膜效率需进一步提升。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种快速环保制备致密分离膜的方法。具体技术方案如下：

一种快速环保制备致密分离膜的方法，包括：

步骤a、将多孔基膜固定于旋转的载膜台上，并使所述多孔基膜的膜面温度为60-200℃。

步骤b、分别将液态低聚物和固化剂溶液以雾化方式喷涂在所述多孔基膜表面，使所述液态低聚物在所述多孔基膜表面发生原位交联反应，得到致密分离膜。

所述固化剂溶液用于使所述液态低聚物发生所述原位交联反应。

具体地，所述固化剂溶液为用于使所述液态低聚物发生所述原位交联反应的交联剂、交联剂与催化剂的混合物或用于引发所述液态低聚物进行所述原位交联反应的引发剂。

进一步地，所述方法还包括：在进行所述步骤a之前，对所述多孔基膜进行堵孔预处理，使所述多孔基膜的内部孔道充满去离子水，且表面保持干燥状态。

具体地，所述多孔基膜选自有机聚合物膜、无机膜或有机/无机杂化膜，且平均孔径为0.001-100μm。

具体地，作为优选，所述载膜台的旋转速度大于等于60rpm。

具体地，所述液态低聚物选自硅油、环氧树脂、不饱和聚酯、低分子量聚醚、聚脲、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯多元醇、苯乙烯中的至少一种。

具体地，作为优选，所述交联剂选自正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、硅酸丁酯、二乙氧基硅烷、含氢聚硅氧烷、二甲基硅烷、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；

所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、三丙基氧化锡、二丙基氧化锡、氯铂酸中的至少一种；

所述引发剂选自过氧化苯酰和/或过氧化甲乙酮。

作为优选，所述固化剂溶液采用环境友好型溶剂，所述环境友好型溶剂选自 去离子水和/或乙醇；

所述固化剂溶液中，所述交联剂和所述催化剂质量浓度分别为1％-30％和0.1％-5％。

具体地，作为优选，所述步骤b中，在相对湿度低于60％的环境中，通过采用压力喷枪分别将所述液态低聚物和所述固化剂溶液喷涂在所述多孔基膜表面；

所述液态低聚物的黏度为常温下低于500mPa·s。