[发明专利]高通量海藻酸钠与二甲基烯丙基铵络合物渗透汽化膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料制备和膜分离领域，尤其涉及一种高通量海藻酸钠与二甲基烯丙基铵络合物渗透汽化膜的制备方法。

背景技术

渗透汽化技术是一种新型的膜分离过程。目前普遍认为，其分离原理是液体混合物各组分在蒸汽压差推动下，利用它们在膜中的溶解与扩散速率的不同实现分离。与传统的精馏、吸附、萃取等分离工艺相比，具有分离效率高、设备简单、操作方便、能耗低等优点。近十年来，开发新的膜材料，改进成膜技术从而提高膜的通量是国内外学术界和工业界共同关注的热点。

有机物脱水尤其是乙醇，异丙醇脱水是渗透汽化工业应用的典型代表。对于醇类渗透汽化脱水而言，其目的在于脱除醇中的少量水获得高纯的醇或者快速的打破醇-水共沸点。因此，获得高的通量对于渗透汽化脱水的应用是至关重要的。然而，由于渗透汽化传质过程是基于溶解-扩散机理进行，高的通量往往导致膜更大的溶涨度，从而导致分离因子的降低和膜分离性能随操作时间的蜕化。为了解决这一问题，化学交联，无机-有机杂化，表面改性等方法被用于制备可以限制溶涨度的渗透汽化膜。然而，这些方法在限制膜在进料液中溶涨度的同时往往导致膜通量的下降。海藻酸钠是一种常用的渗透汽化脱水膜材料，它具有来源丰富，价格低廉，亲水性好的优点。未交联的海藻酸钠通量较大，但是力学性能差，性能不稳定。化学或者高价无机离子交联的方法可以提高海藻酸钠的力学性能和渗透汽化性能的稳定性，但是却大大降低了其渗透通量。其原因在于此种交联的方法使得海藻酸钠亲水羧酸根数目有效数目减少。

水渗透透性渗透汽化膜的分离性能通常通量(J)和分离因子(α_w/o)来衡量。其定义如下：

αw/o=c′w/c′ocw/co]]>

其中渗透重量通过称重法得到，c’_w、c’_o为透过液中水和有机物的质量百分浓度，它们的值由气相色谱或者示差折光仪确定。c_w、c_o为进料液中水和有机物的质量百分浓度，其值为实验所配进料液组成。

发明内容

本发明的目的是提供一种高通量海藻酸钠与二甲基烯丙基铵络合物渗透汽化膜的制备方法。

包括如下步骤：

1)首先在1000～2000质量份水中加入0.5～5质量份酸配成酸性溶剂，然后将10～20质量份海藻酸钠固体粉末溶于500～2000质量份上述酸性溶剂中配成海藻酸钠溶液，14～20质量份二甲基二烯丙基铵溶于500～2000质量份上述酸性溶剂中配成二甲基二烯丙基铵溶液，最后将二甲基二烯丙基铵溶液滴入海藻酸钠溶液中得到海藻酸钠/二甲基二烯丙基铵络合物；

2)将3～10质量份碱加入1000质量份水中配成碱性溶剂，在2～6质量份海藻酸钠/二甲基二烯丙基铵络合物中加入30～100质量份上述碱性试剂，搅拌12～24h，加入150～500质量份有机溶剂得到沉淀物，将沉淀物浸泡于百分比为60～80％的醇-水溶液12～24h后取出，60～80 ℃下真空干燥12～24h，得到海藻酸钠/二甲基二烯丙基铵水解产物；

3)将1～3质量份海藻酸钠/二甲基二烯丙基铵水解产物溶解于30～100质量份水中，静置，脱泡后用刮膜刀刮于聚丙烯腈多孔膜上，60～80 ℃下干燥12～24h得到渗透汽化膜。

所述步骤1)中的酸为醋酸，硫酸或盐酸。海藻酸钠/二甲基二烯丙基铵络合物中海藻酸钠的质量含量为：30wt％～80wt％。碱为KOH或NaOH。有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、或丁酮。