[发明专利]一种基于端羟基聚丁二烯聚氨酯膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于渗透汽化膜分离技术领域，涉及一种聚氨酯膜的制备方法， 具体是一种可用于渗透汽化优先透过丙酮/丁醇的基于端羟基聚丁二烯聚氨 酯膜的制备方法，用于丙酮-丁醇发酵产物的分离。

背景技术

随着全球能源危机和环境危机的到来，迫使人们寻找新能源来代替石油 等不可再生能源，其中生物丁醇燃料(biobutanol)作为一种清洁能源，不 仅可取代传统的石油能源，并能大大减少环境的污染。目前，欧美日本等发 达国家已经不同程度的将生物丁醇代替部分石油，并致力于生产大规模生物 丁醇燃料以解决能源危机。

早在19世纪70年代，Pasteur就已发现细菌能产生丁醇，到了20世纪 20年代，Chaim Weizmann发现Clostridium.acetobutylicum能利用淀粉 发酵产生丁醇和乙醇，并于1918年在美国印地安那州建立了首个丙酮-丁醇 发酵工厂。到了40年代，丙酮-丁醇的发酵已成为仅次于酒精发酵的第二大 发酵产业。但到了60年代，由于发酵生产丁醇、丙酮、乙醇比传统化工法 生产成本高，效率较低，因此发展非常缓慢。直到上世纪末，石油价格不断 攀升，丙酮-丁醇发酵又重新受到人们的重视。

生物发酵法制备丁醇的产物中还包含大量的丙酮和少量的乙醇(产物统 称ABE)等。整个发酵过程会受到严重的产物抑制，当产物ABE浓度达到一 定值时，微生物停止生长，因此必须采用有效的方法将产物ABE从发酵液中 移除，降低产物抑制，从而提高发酵产率降低工业成本。目前应用于丙酮丁 醇发酵分离的技术主要包括：气提、液液萃取、吸附、渗透汽化等，其中渗 透汽化由于其高选择性、经济性、简便性等特点得到广泛的研究(童灿灿， 杨立荣，吴坚平等.丙酮-丁醇发酵分离耦合技术的研究进展[J].化工进 展.2008，27(11)：1783-1789)。渗透汽化(Pervaporation)作为膜分离技 术的一个新的分支，在传统分离手段难以处理的共沸物、近沸点物系的分离 等领域中显示出独特的优势；其分离不受汽液平衡限制，一次分离度高、设 施简单、无污染、低能耗，可以与精馏、萃取、吸收、结晶等传统分离手段 进行集成，易于和化学反应耦合，适用与各种生产规模，已成为分离单元操 作家族中的后起之秀。目前应用于渗透汽化膜分离丙酮/丁醇的高分子膜材 料较少，PEBA是其中一种比较重要的高分子材料，其对丙酮的分离因子在 5～10左右，对丁醇的分离因子在8～15左右(Liu，FF；Liu，L；Feng， XS.Separation of acetone-butanol-ethanol(ABE)from dilute aqueous solutions by pervaporation[J].Sep.Purif.Technol.2005，42(3)：273- 282)；另外Meagher等公开了一种无机膜(Silicalte membrane and method for the selective recovery and concentration of acetone and butanol from model ABE solutions and fermentation broth， US005755967A)，其对丙酮/丁醇的选择性较好，通量大，但无机膜材料成 本昂贵限制了其工业化应用。此外，液体膜也被应用到丙酮/丁醇水溶液的 有机物分离中，Thogsukmak等利用三辛胺液膜从丙酮-丁醇水溶液中分离丙 酮/丁醇，丙酮分离因子为70～75，丁醇分离因子为100～105，但其存在稳 定性较差膜易流失且容易污染发酵液等缺陷(Thongsukmak A，Sirkar K K. Pervaporation membranes highly selective for solvents present in fermentation broths[J].J.Mem.Sci.，2007，302：45-58.)，大大限制了 在工业上的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述关键技术问题，提供了一种可用于优先透过 丙酮/丁醇的基于端羟基聚丁二烯聚氨酯膜的制备方法。

本发明方包括以下步骤：