[发明专利]一种羟丙基纤维素-有机硅杂化膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种羟丙基纤维素‑有机硅杂化膜，由支撑体、过渡层和分离层组成，所述支撑体为α‑Al₂O₃陶瓷支撑体，所述分离层为BTESO/HPC溶胶，所述BTESO/HPC溶胶通过1,8‑二(三乙氧基硅基)辛烷与羟丙基纤维素反应得到。通过交联共聚使得富含羟基的HPC稳定地分布在BTESO膜网络中,膜网络结构更加致密,从而同时提高了膜对水渗透率和对盐离子的截留率(表观截留率)，使得水的渗透率达到1.8×10^‑13m³·m^‑2·s^‑1·Pa^‑1，二价钠盐的截留率达到99.0％。

技术领域

本发明属于膜材料领域，涉及一种羟丙基纤维素-有机硅杂化膜及其制备方法。

背景技术

反渗透技术是获取洁净淡水的一条重要途径,对解决淡水资源紧缺问题具有重要意义。反渗透膜是反渗透技术的核心部件,开发关键功能膜材料和高性能反渗透膜一直是美、日等发达国家膜技术发展的重点。界面聚合法制备的芳香聚酰胺复合膜具有脱盐率高、通量大和耐有机溶剂等优点,主导着当前的反渗透膜市场。但芳香聚酰胺膜耐污染性差,水中的微粒、胶体粒子和有机物等吸附在膜表面会造成膜污染,其中有机物和微生物污染难解决,会造成膜的水通量快速下降,膜寿命大大缩短。另外,以聚砜超滤膜为支撑层的商品聚酰胺膜通常只能在50℃以下使用,这极大地限制了反渗透技术在纺织和印染等工业领域的应用。

二十世纪末,一种性能优异的桥联有机硅功能材料受到人们的广泛关注。此类有机硅材料一般以桥联倍半硅氧烷(R’O)₃Si–R–Si(OR’)₃为硅源前驱体,通过水解缩聚反应而得。与传统的基于正硅酸乙酯(TEOS)的无机SiO₂材料相比,桥联有机硅具有结构规整且孔道类型、尺寸、表面性质可调等优点。为了提高桥联有机硅膜的水渗透率,人们采用不同方法改性。通过调控桥联基团的结构显著提高了有机硅膜对水的亲和力,通过引入极性更强的–CH＝＝CH–和–C≡C–桥架基团来替换BTESO网络桥联的–CH₂–CH₂–基团,从而提高膜的水渗透率,但在反渗透过程中盐截留率却有所下降。因此对膜材料进行改性，同时提高膜的水渗透率和盐离子截留率,打破其相互制约关系是目前反渗透膜领域研究的重点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种羟丙基纤维素-有机硅杂化膜及其制备方法，为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种羟丙基纤维素-有机硅杂化膜，由支撑体、过渡层和分离层组成，所述支撑体为α-Al₂O₃陶瓷支撑体，所述分离层为BTESO/HPC溶胶，所述BTESO/HPC溶胶通过1,8-二(三乙氧基硅基)辛烷与羟丙基纤维素反应得到。

进一步，所述BTESO/HPC溶胶中羟丙基纤维素和1,8-二(三乙氧基硅基)辛烷的质量比为15：100。

进一步，所述过渡层为SiO₂–ZrO₂溶胶。

2、一种羟丙基纤维素-有机硅杂化膜的制备方法，步骤如下：

a)将1,8-二(三乙氧基硅基)辛烷充分溶解到乙醇中，依次加入水、羟丙基纤维素、稀盐酸后进行反应，得到BTESO/HPC溶胶；

b)将SiO₂–ZrO₂溶胶涂覆在预热后的α-Al₂O₃陶瓷支撑体上，煅烧后形成过渡层；

c)将BTESO/HPC溶胶涂在步骤2)所述过渡层上，煅烧后得到杂化膜。

进一步，所述步骤1)中，1,8-二(三乙氧基硅基)辛烷和乙醇的质量比为5:95，所述1,8-二(三乙氧基硅基)辛烷、水和稀盐酸的摩尔比为1:50:0.3。