[发明专利]一种分离水中极性溶剂复合膜及制备方法与用途

说明书

本发明涉及一种分离水中极性溶剂的复合膜：该复合膜以聚酰亚胺材料作为支撑多孔基底，与极性溶剂极性相近的改性聚乙烯膜热压，得到具有多重网络结构的改性聚乙烯‑聚酰亚胺复合膜。还涉及分离水中极性溶剂的膜的制备方法。该方法利用聚酰亚胺作为支撑多孔基底，将与极性溶剂极性相近的改性聚乙烯膜热压，得到具有多重网络结构的改性聚乙烯‑聚酰亚胺复合膜，方法工艺简单，制备成本低廉，节能环保，所得改性聚乙烯‑聚酰亚胺复合膜稳定性高。所得改性聚乙烯‑聚酰亚胺复合膜可用于任意浓度下的极性溶剂与水混合液的分离。

技术领域

本发明属于功能材料领域，特别涉及化工生产行业污水处理、试剂回收等环境下的水中极性溶剂分离膜，本发明还涉及该分离膜的制备方法及用途。

技术背景

随着工业发展，合成材料井喷式出现，作为高分子材料、有机材料中最常用的极性有机溶剂应用领域极广。这些极性有机溶剂无规排放对水体污染很大。然而这些极性有机溶剂在水中不像非极性溶剂一样易分离回收，极性有机溶剂大部分与水是任意比例互溶，除了最常用的利用沸点差异蒸馏精馏方法，现阶段很难采用其他方式将水中的极性有机溶剂分离。

蒸馏精馏最大的缺点就是能耗大、效率低且具有很大的安全隐患，同时需要一定的占地面积。因此，发展一类制备工艺简单、经济高效能用分离水中极性有机溶剂的材料，成为目前较为迫切的重要课题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种简单的，有效的、制备成本低廉，节能环保，可用于工业化生产的水中极性有机溶剂分离膜。该改性聚乙烯-聚酰亚胺复合膜可用于任意浓度下的极性溶剂与水混合液的分离，且可重复使用。具有极性溶剂亲和性，且具有超疏水性。

本发明的另一个目的是提供了前述改性聚乙烯-聚酰亚胺复合膜的制备方法和用途。

本发明通过以下方案实现：本发明是一种分离水中极性溶剂的复合膜：该复合膜以聚酰亚胺材料作为支撑多孔基底，与极性溶剂极性相近的改性聚乙烯膜热压，得到具有多重网络结构的改性聚乙烯-聚酰亚胺复合膜。

以上所述的分离水中极性溶剂的复合膜，其进一步优选的技术方案是：所述改性聚乙烯膜是：以聚乙烯为原料，向其中添加改性剂制得；所添加的改性剂包括硅烷偶联剂、以及碳酸钙、氧化镁、氧化钙、蒙脱土、氢氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅中的至少1种原料；硅烷偶联剂的添加量占聚乙烯的1-3%；其余改性剂原料的添加量占聚乙烯的1-8%。

以上所述的分离水中极性溶剂的复合膜，其进一步优选的技术方案是：所添加的改性剂包括硅烷偶联剂、以及碳酸钙、氧化镁、氧化钙、蒙脱土、氢氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅中的至少2种原料。

以上所述的分离水中极性溶剂的复合膜，其进一步优选的技术方案是：所述改性聚乙烯膜的厚度为10-120μm。

以上所述的分离水中极性溶剂的复合膜，其进一步优选的技术方案是：聚酰亚胺多孔基底的厚度为20-200μm。

本发明还提供了一种分离水中极性溶剂的膜制备方法，该方法利用该方法利用聚酰亚胺作为支撑多孔基底，将与极性溶剂极性相近的改性聚乙烯膜热压，得到具有多重网络结构的改性聚乙烯-聚酰亚胺复合膜。所述改性聚乙烯-聚酰亚胺复合膜具有极性溶剂亲和性，且具有超疏水性，分离水中极性溶剂的膜的制备方法步骤包括：

1）聚合得到聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸，并脱泡；

2）裁剪一定尺寸的改性聚乙烯，将聚酰胺酸涂覆于其表面，放入烘箱设定升温程序；烘箱升温程序中温度范围在10-80℃，时间范围在0-24h；

3）取出部分环化的聚酰亚胺改性聚乙烯膜，置于硫化机中热压，硫化温度为80-110℃；

4）在凝固浴中去除聚酰亚胺中残留的溶剂，再烘干得到改性聚乙烯-聚酰亚胺复合膜；烘干温度为40-70℃。