[发明专利]一种环糊精改性的聚酰胺薄膜复合膜、其制备和应用

说明书

本发明属于膜分离领域，更具体地，涉及一种环糊精改性的聚酰胺薄膜复合膜、其制备和应用。该复合膜的制备方法包含以下步骤：将聚合物基膜浸泡在多元胺水溶液中，浸泡后取出，得到处理后的聚合物基膜；将处理后的聚合物基膜与多元酰氯溶液接触，使得多元胺和多元酰氯发生界面聚合反应，得到聚酰胺复合膜；将所述复合膜转移至环糊精水溶液或氨基化环糊精水溶液中浸泡，使得该复合膜表面残留的多元酰氯溶液与环糊精水溶液或氨基化环糊精水溶液发生二次界面聚合反应，冲洗后得到环糊精改性的聚酰胺复合膜。本发明过程简单，制备的膜具有良好的亲水性，将其应用于醇/水分离时，展示了高效的分离性能。

技术领域

本发明属于膜分离领域，更具体地，涉及一种环糊精改性的聚酰胺薄膜复合膜、其制备和应用。

背景技术

膜技术是一种近几十年才兴盛起来的新兴的化工分离技术，广泛地应用于水、能源、食品、化工和医疗等领域。渗透汽化作为其中极具意义的一种，因其低能耗、环境友好、操作简单、分离性能优异等优点得到了工业界和学术界的广泛关注。与传统的分离过程相比，渗透汽化可以打破汽液平衡的限制，在分离液体混合物时有着巨大的优势，可以解决醇类脱水的难题。因此，高效分离醇水混合物的渗透汽化膜的制备成为了研究的热点和前沿之一。

薄膜复合膜(TFC膜)是膜分离过程中常用的一种聚合物膜，聚酰胺薄膜复合膜是通过界面聚合的方法由水相多元胺或醇(酚)和油相多元酰氯或异氰酸酯反应制备得到，在多孔基膜的表面形成一层致密的几百纳米厚的超薄选择层。传统的聚酰胺薄膜复合膜是由水相间苯二胺和油相均苯三甲酰氯反应得到的一种芳香聚酰胺结构，聚酰胺选择层通常相对疏水，且致密度有限，这是TFC膜在醇/水分离体系应用的极大的挑战。

发明内容

针对以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种环糊精改性的聚酰胺薄膜复合膜、其制备和应用。通过对聚酰胺复合膜的选择层采用环糊精或氨基化环糊精进行改性，使得该选择层表面残留的多元酰氯与环糊精或氨基化环糊精发生二次界面聚合反应，制备得到一种选择层足够亲水、薄且致密的薄膜复合膜，该复合膜表现出优异的渗透汽化醇脱水性能。由此解决现有技术聚酰胺复合膜在醇/水分离体系应用中分离效果欠佳的技术问题。

按照本发明的一个方面，提供了一种环糊精改性的聚酰胺复合膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚合物基膜浸泡在多元胺水溶液中，浸泡后取出，得到处理后的聚合物基膜；

(2)将步骤(1)处理后的聚合物基膜与多元酰氯溶液接触，使得多元胺和多元酰氯发生界面聚合反应，得到聚酰胺复合膜；

(3)将步骤(2)得到的所述复合膜转移至环糊精水溶液中浸泡，使得该复合膜表面残留的多元酰氯与环糊精水溶液中的环糊精发生二次界面聚合反应；或

将步骤(2)得到的所述复合膜转移至氨基化环糊精水溶液中浸泡，使得该复合膜表面残留的多元酰氯与氨基化环糊精水溶液中的氨基化环糊精发生二次界面聚合反应；

洗涤后得到环糊精改性的聚酰胺复合膜。

优选地，所述聚合物基膜为聚合物支撑层，所述聚合物支撑层的材料为聚丙烯腈、聚醚砜、聚砜、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺或聚偏氟乙烯。

优选地，所述多元胺为对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、对环己二胺、己二胺、聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一种或多种。

优选地，所述多元酰氯为均苯四甲酰氯、均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯和己二酰氯中的一种或多种，所述多元酰氯溶液中多元酰氯的质量体积浓度为0.05％～0.5％，所述多元酰氯溶液的溶剂为正己烷、正庚烷、环己烷和甲苯中的一种或多种。

优选地，步骤(2)所述界面聚合反应时间为0.5～10分钟。

优选地，步骤(3)将所述复合膜转移至pH为7～13的环糊精水溶液或氨基化环糊精水溶液中浸泡，浸泡时间为5～60分钟。