[发明专利]一种用于气体分离的高分子复合膜制备方法

说明书

本发明公开了一种用于气体分离的高分子复合膜制备方法，包括以下步骤：（1）将PVDF颗粒干燥后，溶于N‑甲基吡咯烷酮溶剂中，然后加入氨水、亲水性纳米Pt/SiO₂、乙醇，混合后搅拌均匀并静置；（2）向上述溶液中加入膜助剂原料和交联剂，搅拌均匀后静置形成膜液；（3）将膜液脱泡处理；（4）将膜液制备成中空纤维膜或平板式膜后，依次在真空烘箱中干燥、气氛炉中通氢气加热，最后自然冷却后得到中空高分子复合膜或平板式高分子复合膜。本发明利用聚偏氟乙烯通过相转移形成多孔扩散层，在PVDF上通过消氟接枝硅氧烷组分，并且进一步自聚，形成在PVDF扩散层表面的致密薄分离层，从而得到在扩散层表面上形成致密且薄的分离层的复合膜。

技术领域

本发明涉及一种用于气体分离的高分子复合膜制备方法，属于高分子膜技术领域。

背景技术

挥发性有机物VOCs废气广泛产生于化工、医药农药、石化等行业的生产与物料储运过程中，净化VOCs是开展大气污染治理的一项重要工作内容。在诸如吸附法、吸收法、燃烧法、氧化法等众多VOCs处理及净化方法中，将废气中的VOCs组分予以分离进而达到浓缩并进行VOCs回收的膜分离方法，因具有环境友好性强、节约资源等多个优点，得到广泛关注。

在膜分离技术中，为了将VOCs组分与氮气、氧气等不凝性组分进行分离，通常采用两层结构的复合膜，包含对VOCs进行分离的分离层，以及用于支撑分离层且具有较大孔道有利于气体扩散的扩散层。在VOCs分离膜中，当分离层厚度增加时往往导致气体通量降低，而分离层厚度减小又容易产生分离层缺陷导致分离性变差，因此制备薄且致密的分离层是将VOCs与不凝气体分组进行高效分离的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于气体分离的高分子复合膜制备方法，用于制备出能在扩散层表面上形成致密且薄的分离层的复合膜。

本发明采用如下技术方案：一种用于气体分离的高分子复合膜制备方法，其包括以下步骤：

（1）将PVDF颗粒干燥后，溶于N-甲基吡咯烷酮溶剂中，然后加入氨水、亲水性纳米Pt/SiO₂、乙醇，混合后并于60°C搅拌至均匀状，静置一段时间；

（2）向步骤（1）得到的溶液中加入膜助剂原料和交联剂，膜助剂原料为十八烷基三甲氧基硅烷或十六烷基三甲氧基硅烷或十四烷基三乙氧基硅烷或十二烷基三乙氧基硅烷或以上物质中两种以上的混合物，交联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基二甲氧基硅烷或氨丙基三乙氧基硅烷或以上物质中两种以上的混合物，搅拌均匀后静置形成膜液；

（3）将步骤（2）得到的膜液装入纺丝装置的铸膜液料罐中，进行脱泡处理，然后在室温下放置一段时间；

（4）用步骤（3）处理后的膜液制备中空纤维膜或平板式膜：

（4.1）制备中空纤维膜时，以水为外凝固浴、纯乙醇为内凝固浴，制备出分离层在外层的中空纤维膜，或者是以水为内凝固浴、纯乙醇为外凝固浴，制备出分离层在内层的中空纤维膜，通过纺丝机拉制出的中空纤维膜先在纯乙醇中静置，再自然风干，然后放入真空烘箱中干燥，然后放入气氛炉中通氢气加热，最后自然冷却后得到中空高分子复合膜；

（4.2）制备平板式膜时，将膜液刮在无纺布表面，先放入水中静置，再自然风干，然后放入真空烘箱中干燥，然后放入气氛炉中通氢气加热，最后自然冷却后得到平板式高分子复合膜。

步骤（1）中，采用真空烘箱干燥PVDF颗粒，干燥温度为60℃，干燥时间为24h。

步骤（1）中，溶于N-甲基吡咯烷酮溶剂中的PVDF的质量比为10-20%，加入的氨水质量比为0.1-2%，亲水性纳米Pt/SiO₂质量比为1-5%，乙醇质量比5-20%，

步骤（1）中，亲水性纳米Pt/SiO₂中Pt的质量比为0.5-5%。