[发明专利]一种荷负电聚电解质/分子筛复合膜的制备方法及应用

说明书

一种荷负电聚电解质/分子筛复合膜的制备方法及应用，属于分离技术领域。包括以下步骤：(1)用多巴胺对管式NaA基膜预处理；(2)将带磺酸基的阴离子聚电解质水溶液和带氨基的阳离子聚电解质溶液以一定比例共混制备聚电解质复合材料；(3)将聚电解质复合材料在三氧化硫/三甲基胺复合物的碱性水溶液中进行磺化，而后洗涤、冷冻干燥后得到含有磺酸基的荷负电聚电解质材料；(4)将荷负电的聚电解质材料溶于去离子水中，使其分散均匀得到一定浓度的荷负电聚电解质溶液；(4)将预处理后的NaA分子筛膜两端堵孔后浸渍于荷负电聚电解质溶液中，真空烘干后得到渗透汽化复合膜，用于酸性条件下有机物的脱水。具有良好的分离性和耐酸稳定性。

技术领域：

本发明涉及一种可在酸性条件下稳定运行的用于渗透汽化脱水的荷负电聚电解质/分子筛复合膜的制备方法及应用，属于膜分离技术领域。

背景技术：

在石油化工、有机化工、精细化工、医药化工、日用化工和新能源等领域中，有机溶剂的精制必不可少。膜分离过程是一项具有高效分离、浓缩、提纯及净化的分离技术，它具有传统分离方法(蒸发、蒸馏、萃取或离子交换等)不可比拟的优势，并逐渐应用于海水淡化、环境保护、节能减排、清洁生产、医药、食品、电子等领域，并将成为解决能源、资源匮乏和环境危机的重要手段，有力地促进社会、经济及科技的发展。利用渗透汽化对有机物进行分离既可以避免恒沸点的限制，又节能环保，避免产品和环境受到二次污染。渗透汽化的核心就是制备高性能的分离膜。

分子筛膜是近年来发展迅速的一种无机分离膜。分子筛膜具有规则的孔道结构，纳米级的孔径可阻隔多种有机物，只使水分子通过，诸多优良特性使它成为近年来应用较广的膜材料。虽然分子筛膜具有优异的分离性能和高通量，但在酸性条件下有些分子筛如A型分子筛，会被酸脱除骨架中的铝，使富铝晶间缺陷进一步恶化，致使分离性能降低(CaroJ，sep Purif Technol，2009，66：143-147)。

有研究者通过晶间修补的方式来提高分子筛膜的耐酸性，即将具有耐酸性的有机基团通过二次水热合成法接枝到分子筛膜表面及晶间孔中，来实现膜晶间缺陷的修补，进而可使分子筛在酸性条件下稳定存在(Chen Z，J Membr Sci.2011，369：506-513)。也有研究者用氧化石墨烯GO在LTA分子筛表面形成一层阻隔层来隔绝酸分子，从而增强了分子筛的耐酸性能(Xu K，Rsc Advances，2016，6：23354-23359)。

本发明设计了具有磺酸基的聚电解质，该荷负电聚电解质物理、化学性质稳定，水渗透性高。将这类荷负电聚电解质与分子筛膜结合，既提升了分子筛膜在酸性条件下的稳定性，又获得了分离性能优良的分离膜。该荷负电聚电解质/分子筛膜的制备条件温和，操作简单，具有很大的工业推广潜力。

发明内容：

本发明的目的是制备一种可在酸性条件下稳定运行的荷负电聚电解质/分子筛复合膜。通过浸渍法在NaA分子筛膜表面浸涂一层荷负电的聚电解质，获得的膜用于酸性条件下有机溶剂的脱水。采用该方法制备的荷负电聚电解质/分子筛膜在酸性条件下对有机物的脱水具有良好的分离性和稳定性。

荷负电聚电解质/NaA分子筛膜的制备包括以下几个步骤：

(1)将管式NaA分子筛膜两端用AB胶封端，而后用去离子水冲洗干净，用多巴胺溶液(如浓度为1g/L)处理12h后放于烘箱中烘干待用；

(2)在室温条件下，配制一定浓度的带磺酸基的聚电解质阴离子水溶液和带有氨基的阳离子聚电解质水溶液；调节阳离子聚电解质水溶液的pH值至5～8范围，将一定比例的阴离子聚电解质水溶液和阳离子聚电解质水溶液混合均匀，经沉淀、洗涤、离心、真空干燥后得到聚电解质复合材料；

(3)将(2)中所得到的聚电解质复合材料在三氧化硫/三甲基胺复合物的碱性(pH8～9)水溶液中进行磺化6～8h，而后洗涤、冷冻干燥后得到含有磺酸基的荷负电聚电解质材料；