[发明专利]一种改性聚氨酯-有机硅双层渗透汽化膜的制备方法

说明书

一种改性聚氨酯‑有机硅双层渗透汽化膜的制备方法涉及渗透汽化膜分离领域。该透汽化膜共有两层；包括有机硅膜层为表层，添加了改性剂的聚氨酯膜层为亚层；(1)聚氨酯膜层的制备：聚氨酯PU颗粒放入溶剂DMAc中得到溶液，PU颗粒的质量占溶液总质量的10％，再加入改性剂，机械搅拌至溶解；流延成膜后干燥；(2)有机硅层的复合；将PDMS添加到溶剂中，然后加入交联剂正硅酸乙酯和催化剂二丁基二月桂酸锡，继续在30℃下搅拌10‑15min至溶解并呈粘稠状；然后将铸膜液刮在(1)中制备的改性PU膜上，室温下静置后干燥；本发明对于水中酚类化合物具有较好的分离性能。与未改性的PU膜和单层PU膜相比，渗透通量和分离因子均有提高。

技术领域

本发明涉及渗透汽化膜分离技术领域，特别涉及一种渗透汽化脱酚膜及其制备方法和应用。

背景技术

苯酚是一种具有毒性的化合物，含酚废水是当今世界上危害大、污染范围广的工业废水之一，是环境中水污染的重要来源。但是同时，苯酚又是重要的化学工业品，对于农药，塑料、食品加工等领域来说是重要的原料或消耗品。是工业中不可缺少的重要化合物。我国对苯酚的需要量和消耗量均逐年增加。因此对苯酚进行有效的去除或者回收利用是具有环保和经济双重意义的。目前，处理含酚废水的方法有化学氧化，化学沉淀，生物法，膜分离等许多方法。相对于化学方法来讲，膜分离等物理处理方法可以使苯酚以原始状态回收再利用，因此具有较大的发展意义。

渗透汽化膜分离技术是近年来发展迅速的一种清洁生产技术，其处理效果关键在于膜材料。渗透汽化脱酚膜材料主要有聚氨酯(PU)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚醚酰胺(PEBA)等。PDMS是最为广泛采用的一种憎水性膜材料，在脱酚应用中表现出了比较高的渗透性，而选择性一般；PU具有良好的柔韧性、热稳定性，尤其对于脱酚应用来说具有非常高的选择性。Gupta(Gupta T,Pradhan NC,Adhikari A.Separation of phenol fromaqueous solution by pervaporation using HTPB-based polyurethaneurea membraneJ Membr Sci,2003)利用二胺扩链并且制备了交联的聚氨酯膜，用于分离水中的苯酚(质量含量3％)，结果发现，分离因子可以达到87.4，但是其渗透性很低。PEBA展现了最佳的脱酚渗透性和选择性，但是其铸膜液只在70℃以上为均相液体，这给成膜带来了很大的麻烦，一度被认为是没有工业应用价值的膜材料。比较来说，PDMS和PU虽各具优缺点，但是其材料种类多，成本低，成膜性好，具有进一步工业应用的潜力。亟需进行进一步的改性提高综合分离性能。

评价渗透汽化膜的性能主要有两个指标，即膜的渗透通量和选择性。

1)渗透通量，其定义式为：

式中，M为渗透过膜的渗透液质量；A为膜面积，m2；t为操作时间，h；J为渗透通量，kg/(m²·h)或g/(m²·h)。如为均质膜，则在此基础上再乘以膜的厚度l(一般以μm为单位)，则J的单位为kg·μm/(m²·h)

2)分离因子α，其定义式为：

式中，A表示优先透过组分；Y_A与Y_B分别为在渗透物中A与B两种组分的质量分数；X_A与X_B分别为料液中A与B两种组分的质量分数。

PDMS和PU两种材料极性相差非常多，很难进行直接混合。以往文献会采用将PU的软段单体引入硅成分重新合成的方法，过程比较复杂。本专利采用两次刮膜直接复合的方法制备了双层渗透汽化膜，过程更易于操作。