[发明专利]一种含疏醇性全硅分子筛的混合基质膜

说明书

本发明提供了一种含疏醇性全硅分子筛的混合基质膜，所述混合基质膜包括多孔基底和负载于多孔基底上的硅油膜，所述硅油膜中含有氟烷基链接枝改性的MFI分子筛。本发明通过在硅油中掺入含疏醇性全硅分子筛，有序调控聚合物膜的自由体积和网络结构，既为DMC分子在膜层传输提供了快速传质通道，又降低分离膜对甲醇的吸附/扩散，提高了分离膜对有机溶剂的耐溶胀性。

技术领域

本发明涉及一种含疏醇性全硅分子筛的混合基质膜，所制备的含疏醇性全硅分子筛的混合基质膜可用于有机-有机共沸体系、有机挥发性气体回收、有机溶剂纳滤、碳捕集、水溶液中低浓度有机物回收等环保领域。

背景技术

碳酸二甲酯(DMC)/甲醇共沸体系作为化工行业中常见的一种分离体系，膜分离技术成为研究该体系的热门技术。美国Texaco公司研究了耦合工艺(精馏+渗透汽化)分离DMC/甲醇混合物，以DMC年产量907吨为例,这种耦合工艺的投资成本和操作费用仅为恒沸精馏的40％[1]。

因此，对于分离DMC/甲醇共沸体系来说，优先透DMC渗透汽化膜呈现出节能高效的特征。清华大学李继定教授课题组制备了优先透DMC的聚二甲基硅氧烷(PDMS)均质膜，40℃下分离30wt％DMC/甲醇混合物时，膜通量和分离因子分别为1.41kg/m2h，3.46(渗透侧DMC浓度为59.7wt％)[2]。南京工业大学周浩力教授采用PDMS/PVDF复合膜分离DMC/甲醇体系，40℃下，PDMS膜可以将原料液中28wt％DMC浓缩到60wt％，膜通量为8-10kg/m2h[3]。合肥大学Lin等人将硅烷改性后的SiO2颗粒掺入到硅橡胶中，获得了高选择性的分离膜。30℃下，膜通量为1.2kg/m2h，分离因子为5.60(渗透侧DMC浓度为70wt％)[4]。

上述研究表明，PDMS与DMC分子的亲和力大于PDMS与甲醇分子的亲和力。但平板PDMS复合膜对于DMC的选择性仍然较低，且有机溶剂对膜的溶胀度高，导致PDMS膜的长期稳定性差。因此急需对PDMS膜的结构和制备方法进行优化以满足其在碳酸二甲酯分离中的应用。

参考文献：

[1]A.Jonquières,R.Clément,P.Lochon,J.Néel,M.Dresch,B.Chrétie,Industrial state-of-the-art of pervaporation and vapour permeation in thewestern countries,J.Membr.Sci.,206(2002)87-117.

[2]王璐莹,李继定,展侠,林阳政,聚二甲基硅氧烷膜分离甲醇/碳酸二甲酯混合物的渗透汽化研究,膜科学与技术,29(2009)7-11.

[3]H.L.Zhou,L.Lv,G.P.Liu,W.Q.Jin,W.H.Xing,PDMS/PVDF compositepervaporation membrane for the separation of dimethylcarbonate from amethanol solution,J.Membr.Sci.,471(2014)47-55.

[4]Z.H.Liu,W.H.Lin,Q.Li,Q.Rong,H.J.Zua,M.H.Sang,Separation ofdimethyl carbonate/methanol azeotropic mixture by pervaporation withdealcoholized room temperature-vulcanized silicone rubber/nanosilica hybridactive layer,Sep.Purif.Technol.,248(2020)116926.

发明内容