[发明专利]一种挥发性有机物分离复合膜及复合膜的制备方法

说明书

本发明提供一种挥发性有机物分离复合膜及复合膜的制备方法，涉及膜技术领域。所述挥发性有机物分离复合膜包括多孔支撑层制备的载体和Co‑吡嗪配位聚合物与聚二甲基硅氧烷混合制备的分离层，所述复合膜的制备主要包括多孔支撑层材料的预处理、聚二甲基硅氧烷溶液的制备、Co‑吡嗪配位聚合物的制备、新材料聚合物的制备、膜层制备等步骤。本发明克服了现有技术的不足，克服传统挥发性有机物分离膜选择性低的缺点，得到机械强度高、稳定性好、选择性与气体渗透性高的膜材料，该制膜方法具有成本低、操作简单等优点，具有很好的经济价值与实用意义。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，具体涉及一种挥发性有机物分离复合膜及复合膜的制备方法。

背景技术

气体分离过程是一种压力驱动的过程，自20世纪80年代高分子膜的工业化生产以来，基于膜的分离气体技术迅速成为一种极具市场竞争力的分离技术，膜在实际分离过程中的应用也始终保持着稳定的增长，目前为止已在很多领域实现广泛应用。

气体膜分离是以膜两侧气体的压力差作为推动力，使气体通过具有选择透过性的膜，根据不同组分透过膜的渗透速率差异，实现分离提纯特定气体的目的。

挥发性有机物是阻碍社会发展、危害人类健康的重要污染物，目前我国挥发性有机物膜分离技术主要应用于炔烃、乙烯、正己烷等的回收，但存在对挥发性有机物浓度要求较高、分离膜材料成本高等缺陷，尚未有可以处理低浓度挥发性有机物的分离膜出现。膜材料是实现膜分离过程中高渗透性、高选择性的关键，探索新型膜材料具有十分重要的研究意义、社会意义和经济价值。

复合膜是由较薄、致密的分离层和多孔、稳定的支撑层构成，本发明公开了一类新型的Co-吡嗪-聚二甲基硅氧烷材料，使用简单的涂覆法将其引入至机械强度较高的多孔支撑层表面，从而大幅度提升复合膜的气体选择性与渗透性。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种挥发性有机物分离复合膜及复合膜的制备方法，通过设计一类新型的Co-吡嗪-聚二甲基硅氧烷材料，使用简单的涂覆法将其引入至机械强度较高的多孔支撑层表面，从而大幅度提升复合膜的气体选择性与渗透性，有效提升膜对低浓度挥发性有机物处理的能力，并且提升富集效果。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种挥发性有机物分离复合膜，所述复合膜包括载体和分离层，所述载体为多孔支撑层，所述分离层由Co-吡嗪配位聚合物和聚二甲基硅氧烷组成。

所述复合膜的制备方法包括以下步骤：

(1)多孔支撑层材料的预处理：使用0％-80％甲醇水溶液或0％-80％乙醇水溶液洗涤、浸渍多孔支撑材料，最后用纯去离子水冲洗干净，进行烘箱处理；

(2)聚二甲基硅氧烷溶液的制备：将溶剂、乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基氢硅氧烷交联剂混合均匀并充分反应得到聚二甲基硅氧烷混合溶液，利用乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷材料交联产物与Co-吡嗪配位聚合物合成新型膜分离材料，该材料对挥发性有机物具有很高的选择性，可以用于处理印刷、涂料等行业浓度较低的挥发性有机物，具有很好的富集效果；

(3)Co-吡嗪配位聚合物的制备：将Co(NO₃)₂·6H₂O和吡嗪溶解于50％的甲醇/水混合溶液中，连续搅拌反应得Co-吡嗪配位聚合物；

(4)新材料聚合物的制备：将上述Co-吡嗪配位聚合物与聚二甲基硅氧烷充分混合，得到Co-吡嗪-聚二甲基硅氧烷聚合物；

(5)膜层制备：将上述Co-吡嗪-聚二甲基硅氧烷聚合物采用浇铸法涂覆在上述步骤(1)中预处理后的多孔支撑层材料上，固化后烘干得挥发性有机物分离复合膜。