[发明专利]一种具有较高渗透通量的柔性有机溶剂反渗透膜、制备方法及应用有效

专利信息
申请号: 201910595426.9 申请日: 2019-07-03
公开(公告)号: CN110252152B 公开(公告)日: 2021-05-25
发明(设计)人: 刘峤;徐农;董强;范茏;丁爱琴 申请(专利权)人: 合肥学院
主分类号: B01D67/00 分类号: B01D67/00;B01D69/02;B01D69/06;B01D61/02;B01D61/38;C07C7/144;C07C15/08
代理公司: 合肥辉达知识产权代理事务所(普通合伙) 34165 代理人: 汪守勇
地址: 230601 安*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 具有 渗透 通量 柔性 有机溶剂 反渗透 制备 方法 应用
【说明书】:

一种具有较高渗透通量的柔性有机溶剂反渗透膜、制备方法及应用,涉及膜分离技术和新材料领域。将聚合物溶于有机溶剂中配置成制膜液,利用非溶剂相转化法制备聚合物平板膜;再经充分浸润、溶胶‑凝胶反应后,让气凝胶填充到聚合物平板膜的孔内,最后经热氧化交联得到具有较高渗透通量的柔性有机溶剂反渗透膜,可作为极微孔膜用于分子尺寸相近的有机溶剂对的过滤分离。通过无机柔性气凝胶在聚合物膜孔中的原位填充,抑制了聚合物膜孔结构在热交联过程中的熔融和坍塌,不但保持了热交联过程中膜的孔结构,提高了膜的渗透通量,还没有增加膜的脆性,反而增强了膜的柔性。

技术领域

发明涉及膜分离技术和新材料领域,具体是涉及一种具有较高渗透通量的柔性有机溶剂反渗透膜、制备方法及应用。

背景技术

在现代化学合成、化学分离领域,有机溶剂的回收和纯化已经成为控制生产成本、降低环境污染、提高资源循环利用率的重要工艺环节之一。目前常用的有机溶剂回收与纯化的方法主要是活性炭吸附、萃取法、共沸精馏等传统方法。传统方法具有耗能高、分离效率低、分离选择性差等缺陷。膜分离是一种低能耗、分离效率高、分离选择性优异的新型分离技术。膜分离已经广泛用于饮用水净化、海水脱盐、工业废水处理等诸多领域,然而在有机溶剂分离领域,膜分离的应用仍然是一片空白,究其原因主要是聚合物膜的不耐溶剂性及陶瓷膜的高制造成本。因此,制备具有优异耐溶剂性、对有机溶剂分子具有高选择性、制备方法简单的有机溶剂分离膜,并对其制备工艺进行优化,使其能够在工业上应用已经成为拓宽膜分离工业化应用的重要里程碑。

在Ryan P.Lively于2016年发表在《Science》期刊上的论文中(D.Y.Koh,B.A.McCool,H.W.Deckman,R.P.Lively,Reverse osmosis molecular differentiationof organic liquids using carbon molecular sieve membranes.Science,2016,353(6301):804-807.),有机溶剂反渗透(Organic Solvent Reverse Osmosis,OSRO)被第一次提出。他们通过交联PVDF中空纤维膜热解炭化过程的研究,精细调控膜的孔结构,从而制备出能够特异性的将间二甲苯和对二甲苯分离的有机溶剂反渗透膜,为有机溶剂更精细地、更低能耗地的分离提供了方向。目前,针对有机溶剂反渗透膜的研究也仅限于RyanP.Lively基于炭膜研究的少数几篇文献。

有机溶剂反渗透膜还处在研究开发的初期,其实际应用形式还是经高温炭化的中空纤维炭膜。然而炭膜质脆、易碎、渗透通量较低,中空纤维的形式又使膜的机械强度进一步弱化,并增加了膜组件制备的难度、降低了膜组件装填密度。

因此,为了加快有机溶剂反渗透膜的工业化应用,提高有机溶剂反渗透膜的机械强度和渗透通量,研究开发一种具有较高渗透通量的柔性有机溶剂反渗透膜并改良其制备工艺具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种具有较高渗透通量的柔性有机溶剂反渗透膜、制备方法及应用。为了实现该目的,本发明所采用的技术方案为:

一种具有较高渗透通量的柔性有机溶剂反渗透膜的制备方法,包括聚合物平板膜的制备、气凝胶填充和热氧化交联的步骤,将聚合物溶于有机溶剂中配置成制膜液,利用非溶剂相转化法制备聚合物平板膜;再经充分浸润、溶胶-凝胶反应后,让气凝胶填充到聚合物平板膜的孔内,最后经热氧化交联得到具有较高渗透通量的柔性有机溶剂反渗透膜。。

作为本发明制备方法的优选技术方案,具体制备步骤如下:

①、聚合物平板膜的的制备:

将聚合物溶于有机溶剂中配置成制膜液,并制成厚度为80~800μm的液膜,其中,聚合物的质量分数为6~32wt.%;将液膜在空气中放置15s~30min后,浸没在20~30℃的去离子水中;取出膜片,将其浸泡于新鲜的去离子水中10~60h,随后在40~80℃下真空干燥5~15h,得到聚合物平板膜;

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