[发明专利]一种聚四氢呋喃交联有机硅杂化膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚四氢呋喃交联有机硅杂化膜，由支撑体、过渡层和分离层组成，所述支撑体为α‑Al₂O₃陶瓷支撑体，所述分离层为BTESM/PTMEG溶胶，所述BTESM/PTMEG溶胶由双(三乙氧基硅基)甲烷和聚四氢呋喃反应制得。通过交联共聚使得富含羟基的PTMEG稳定地分布在膜网络中,膜网络结构更加致密,从而同时提高了膜对水渗透率和对盐离子的截留率(表观截留率)，使得水的渗透率达到2.1×10^‑13m³·m^‑2·s^‑1·Pa^‑1，盐离子的截留率达到99.5％。

技术领域

本发明属于膜材料领域，涉及一种聚四氢呋喃交联有机硅杂化膜及其制备方法。

背景技术

反渗透技术是获取洁净淡水的一条重要途径,对解决淡水资源紧缺问题具有重要意义。反渗透膜是反渗透技术的核心部件,开发关键功能膜材料和高性能反渗透膜一直是美、日等发达国家膜技术发展的重点。界面聚合法制备的芳香聚酰胺复合膜具有脱盐率高、通量大和耐有机溶剂等优点,主导着当前的反渗透膜市场。但芳香聚酰胺膜耐污染性差,水中的微粒、胶体粒子和有机物等吸附在膜表面会造成膜污染,其中有机物和微生物污染难解决,会造成膜的水通量快速下降,膜寿命大大缩短。另外,以聚砜超滤膜为支撑层的商品聚酰胺膜通常只能在50℃以下使用,这极大地限制了反渗透技术在纺织和印染等工业领域的应用。

二十世纪末,一种性能优异的桥联有机硅功能材料受到人们的广泛关注。此类有机硅材料一般以桥联倍半硅氧烷(R’O)₃Si–R–Si(OR’)₃为硅源前驱体,通过水解缩聚反应而得。与传统的基于正硅酸乙酯(TEOS)的无机SiO₂材料相比,桥联有机硅具有结构规整且孔道类型、尺寸、表面性质可调等优点。为了提高桥联有机硅膜的水渗透率,人们采用不同方法改性。通过调控桥联基团的结构显著提高了有机硅膜对水的亲和力,通过引入极性更强的–CH＝＝CH–和–C≡C–桥架基团来替换BTESM网络桥联的–CH2–CH2–基团,从而提高膜的水渗透率,但在反渗透过程中盐截留率却有所下降。因此对膜材料进行改性，同时提高膜的水渗透率和盐离子截留率,打破其相互制约关系是目前反渗透膜领域研究的重点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚四氢呋喃交联有机硅杂化膜及其制备方法，为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种聚四氢呋喃交联有机硅杂化膜，由支撑体、过渡层和分离层组成，所述支撑体为α-Al₂O₃陶瓷支撑体，所述分离层为BTESM/PTMEG溶胶，所述BTESM/PTMEG溶胶由双(三乙氧基硅基)甲烷和聚四氢呋喃反应制得。

进一步，所述BTESM/PTMEG溶胶中聚四氢呋喃和双(三乙氧基硅基)甲烷的质量比为30：100。

进一步，所述过渡层为SiO₂–ZrO₂溶胶。

2、的一种聚四氢呋喃交联有机硅杂化膜的制备方法，步骤如下：

a)将双(三乙氧基硅基)甲烷充分溶解到乙醇中，依次加入水、聚四氢呋喃、浓盐酸后进行反应，得到BTESM/PTMEG溶胶；

b)将SiO₂–ZrO₂溶胶涂覆在预热后的α-Al₂O₃陶瓷支撑体上，煅烧后形成过渡层；

c)将BTESM/PTMEG溶胶涂在步骤2)所述过渡层上，煅烧后得到杂化膜。

进一步，所述步骤1)中，双(三乙氧基硅基)甲烷和乙醇的质量比为5:95，所述双(三乙氧基硅基)甲烷、水和浓盐酸的摩尔比为1:50:0.3。