[发明专利]用于含酚废水处理的聚酰亚胺共聚物渗透汽化分离膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于渗透汽化膜分离技术领域，特别涉及用于含酚废水处理的聚酰亚胺共聚物渗透汽化分离膜及其制备方法。

背景技术

含酚废水是一种来源广、水量大、危害十分严重的工业废水之一。酚类化合物是一种强神经毒物并有局部腐蚀性，对一切生物个体均有毒害作用。酚类在水污染中的严重性主要由于它们对水生生命的极高毒性和难以生物降解，近年来，随着酚类化合物的需求增加和生产规模的不断扩大，含酚工业废水的排放给环境造成了严重污染，目前处理含酚废水已成为水处理的一大难题。

目前含酚废水的处理技术如萃取法、吸附法、生化法、电解法和液膜法等对含酚废水均有一定的处理效果，但存在着易造成二次污染、吸附量有限、能耗高、处理费用高、工艺流程复杂等缺点，难以大规模工业应用。因此继续寻找新的除酚技术十分必要。

膜分离技术是新型化工分离技术，渗透汽化是膜分离技术的一种。在一定条件下渗透汽化膜分离技术可以有非常高的选择性，对于那些用常规分离方法分离有困难或费用高的体系，如近沸点、恒沸点有机水溶液的分离；对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除、废水中少量有机污染物的分离及水溶液中高价值有机组分的回收具有明显的技术上和经济上的优势。相对于传统的除酚方法，该发明使用渗透汽化膜分离技术进行含酚废水的处理具有投资少、操作费用低、分离效率高、易于规模化、可扩充性好、便于控制等显著优点。

渗透汽化的核心是膜材料的选择，根据溶解度参数理论及相似相容等膜材料的选择原理，聚酰亚胺是一种合适的除酚材料之一。聚酰亚胺(PI)是二十世纪六十年代以来发展起来的一类高性能高分子材料，由于具有良好的耐热性、机械性能和耐化学腐蚀性，在机械、化工、电子等领域得到了广泛的应用。在膜分离领域，聚酰亚胺类的芳香杂环高分子具有很高的透气选择性，是一类性能优秀的气体分离膜材料。同时聚酰亚胺又是一种很有潜力的渗透汽化分离膜材料，已经在乙醇脱水、环烃/芳烃分离等领域有应用研究。德国F.Pithan等将含氟聚酰亚胺共聚物用于渗透汽化苯酚回收，当料液浓度为7.8wt％时，总的渗透通量为140g/(m2·h-1)，渗透液中苯酚浓度达40wt％，收到了很好的效果(F.Pithan and C.Staudt-Bickel，ChemPhysChem，2003，4，967～773)。由于聚酰亚胺是一个很大的家族，可以在很大的范围内选择单体二酐与二胺，这样就可以使制成的聚酰亚胺膜满足不同的使用要求。

本发明的关键技术是制备性能优良的非对称聚酰亚胺共聚物渗透汽化膜。非对称的聚酰亚胺共聚物渗透汽化膜是由超薄的致密分离层与多孔的支撑层构成，制备良好的非对称膜的关键是如何制得超薄致密的分离层又不影响渗透通量。

高聚物的共聚改性是高分子改性常用的方法，已成为高分子材料科学及工程中较活跃的领域之一，很容易获得具有特殊结构的新材料，更是开发具有崭新性能新型材料的重要途径。

发明内容

本发明的目的之一是针对上述技术问题提供用于含酚废水处理的聚酰亚胺共聚物渗透汽化非对称膜，这种膜能在保持聚酰亚胺膜材料原有分离性能的同时，渗透通量大幅度增加，以克服致密膜材料自身渗透通量低的缺点。所谓的渗透通量提高，是指用本发明的方法所得的非对称膜与通常的致密膜之间的比较。

本发明的目的之二是提供一种用于含酚废水处理的聚酰亚胺共聚物渗透汽化分离膜的制备方法。

本发明的用于含酚废水处理的聚酰亚胺共聚物渗透汽化分离膜是非对称的聚酰亚胺共聚物渗透汽化膜(所述聚酰亚胺共聚物是指大分子主链中含有大量含氟基团的聚酰亚胺共聚物)，由超薄的致密分离层与多孔的支撑层构成，该膜的表皮层是超薄的致密分离层，表皮层下面起支撑作用的疏松结构是多孔的支撑层，所述的膜的厚度在20～60μm之间。

所述的聚酰亚胺共聚物由含氟二酐与两种二胺三元单体共聚而成，其中两种二胺分别是含氟二胺与含羧基二胺，含氟二胺与含羧基二胺的摩尔比是1∶1～5∶1之间，二酐与二胺总的摩尔比为1∶1。

所述的含氟二酐是4，4’-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐(6FDA)。

所述的含氟二胺是2，2-双[4，(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(BAPOFP)。

所述的含羧基二胺是3，5-二氨基苯甲酸(DABA)。