用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010523943.4

申请日:

2010.10.27

公开号:

CN102029115A

公开日:

2011.04.27

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):B01D 71/38申请日:20101027授权公告日:20121219终止日期:20161027|||专利权的转移IPC(主分类):B01D 71/38变更事项:专利权人变更前权利人:合肥学院变更后权利人:山东天维膜技术有限公司变更事项:地址变更前权利人:230022 安徽省合肥市黄山路373号变更后权利人:261061 山东省潍坊市高新区玉清东街171号登记生效日:20140130|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01D 71/38申请日:20101027|||公开

IPC分类号:

B01D71/38; B01D67/00; B01D69/10; C02F1/44; C02F101/34(2006.01)N

主分类号:

B01D71/38

申请人:

合肥学院

发明人:

刘俊生; 聂君得; 邵国泉; 张凌云

地址:

230022 安徽省合肥市黄山路373号

优先权:

专利代理机构:

安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101

代理人:

汪祥虬

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内容摘要

本发明公开了一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法,特征是在惰气或空气中,在0~200℃温度条件下,在质量百分浓度为0.1%~10%的聚乙烯醇水溶液中,加入以摩尔计聚乙烯醇0.1~2倍的硅烷偶联剂,在摩尔浓度为0.001~0.1M的稀酸作用下进行溶胶-凝胶反应1~48小时,然后加入以聚乙烯醇质量百分数计0.1%~30%的交联剂进行交联反应至得到溶液,将该溶液静置脱泡后涂膜得到的膜片在0~200℃、相对湿度为50%~90%的惰气氛或空气中干燥,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。该膜热稳定性高,分离性能好,为甲醇可以优先透过的杂化膜,可用于甲醇废水的分离和净化处理。

权利要求书

1: 一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法, 其特征在于 : 在惰性 气氛或空气中, 在 0 ~ 200℃温度条件下, 在质量百分浓度为 0.1%~ 10%的聚乙烯醇水溶 液中加入以摩尔计为聚乙烯醇 0.1 ~ 2 倍的硅烷偶联剂, 在摩尔浓度为 0.001 ~ 0.1M 的 稀酸作用下进行溶胶 - 凝胶反应 1 ~ 48 小时, 然后加入以聚乙烯醇质量百分数计 0.1%~ 30 %的交联剂, 进行交联反应至得到溶液, 将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片, 将膜片在 0 ~ 200℃、 相对湿度为 50%~ 90%的惰性气氛或空气中干燥, 即得到可用于脱除废水中甲 醇的渗透汽化透醇杂化膜 ; 所述硅烷偶联剂为含有氨烃基、 芳基、 环氧基或巯基的硅氧烷或卤硅烷, 或正硅酸乙 酯、 正硅酸丙酯或硅酸甲酯 ; 所述稀酸为盐酸、 硫酸、 磷酸或醋酸 ; 所用交联剂为甲醛、 乙醛或苯乙醛。
2: 一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法, 其特征在于 : 在惰性 气氛或空气中, 在 0 ~ 200℃温度条件下, 在质量百分浓度为 0.1%~ 10%的聚乙烯醇水溶 液中加入以摩尔计为聚乙烯醇 0.1 ~ 2 倍的硅烷偶联剂, 在摩尔浓度为 0.001 ~ 0.1M 的稀 酸作用下进行溶胶 - 凝胶反应 1 ~ 48 小时, 然后按摩尔比为硅烷偶联剂∶溶剂∶醇盐= 1 ∶ 2 ~ 20 ∶ 0.01 ~ 10 加入 Si、 Ti 或 Zr 的醇盐的一种或其混合物, 用溶剂溶解、 搅拌均 匀后, 再加入以聚乙烯醇质量百分数计 0.1%~ 30%的交联剂进行交联反应至得到溶液, 将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片, 将膜片在 0 ~ 200℃温度下、 相对湿度为 50%~ 90%的 惰性气氛或空气中干燥, 即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜 ; 所述硅烷偶联剂为含有氨烃基、 芳基、 环氧基或巯基的硅氧烷或卤硅烷, 或正硅酸乙 酯、 正硅酸丙酯或硅酸甲酯 ; 所述溶剂选自 N, N- 二甲基甲酰胺、 N, N- 二甲基乙酰胺、 四氢呋喃、 丙酮、 醋酸乙酯、 甲 醇、 乙醇、 异丙醇或正丁醇 ; 所述稀酸选自盐酸、 硫酸、 磷酸或醋酸 ; 所用交联剂为甲醛、 乙醛或苯乙醛。
3: 一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法, 其特征在于 : 在质 量百分浓度为 0.1%~ 10%的聚乙烯醇水溶液中, 加入以聚乙烯醇质量百分数计 0.1%~ 30%的交联剂, 在 0 ~ 200℃温度中交联反应 1 ~ 24 小时, 然后再加入以摩尔计聚乙烯醇 0.1 ~ 2 倍的硅烷偶联剂, 在摩尔浓度为 0.001 ~ 0.1M 的稀酸作用下进行溶胶 - 凝胶反应 1 ~ 48 小时, 至得到溶液, 将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片, 将膜片在 0 ~ 200℃温度下、 相对湿度为 50%~ 90%的惰性气氛或空气中干燥, 即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透 汽化透醇杂化膜 ; 所述硅烷偶联剂为含有氨烃基、 芳基、 环氧基或巯基的硅氧烷或卤硅烷, 或正硅酸乙 酯、 正硅酸丙酯或硅酸甲酯 ; 所述稀酸选自盐酸、 硫酸、 磷酸或醋酸 ; 所用交联剂为甲醛、 乙醛或苯乙醛。
4: 一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法, 其特征在于 : 在惰性 气氛或空气中, 在 0 ~ 200℃温度条件下, 在质量百分浓度为 0.1%~ 10%的聚乙烯醇水溶 液中加入以摩尔计为聚乙烯醇 0.1 ~ 2 倍的硅烷偶联剂, 在摩尔浓度为 0.001 ~ 0.1M 的稀 2 酸作用下进行溶胶 - 凝胶反应 1 ~ 48 小时, 然后将所得到的产物在支撑基体上涂膜得到膜 片, 再将该膜片浸入以聚乙烯醇质量百分数计 0.1%~ 30%的交联剂中, 在 0 ~ 200℃温度 中交联反应 1 ~ 24 小时, 取出膜片, 然后在 0 ~ 200℃温度下、 相对湿度为 50%~ 90%的惰 性气氛或空气中将膜片干燥, 即得到含有支撑基体的可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透 醇杂化膜 ; 所述硅烷偶联剂为含有氨烃基、 芳基、 环氧基或巯基的硅氧烷或卤硅烷, 或正硅酸乙 酯、 正硅酸丙酯或硅酸甲酯 ; 所述稀酸选自盐酸、 硫酸、 磷酸或醋酸 ; 所用交联剂选用甲醛、 乙醛或苯乙醛 ; 所述支撑基体为 Al2O3 陶瓷、 二氧化硅陶瓷、 二氧化钛陶瓷、 二氧化锆陶瓷、 聚乙烯膜、 聚四氟乙烯板、 玻璃板, 涤纶布、 锦纶布、 玻璃纤维布、 尼龙布或无纺布。
5: 如权利要求 1、 2、 3 或 4 所述用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方 法, 特征在于所述涂膜选用刮膜、 喷洒涂膜、 浸渍涂膜、 流动涂膜或旋转涂膜。
6: 如权利要求 1、 2、 3 或 4 所述用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方 法, 特征在于所述干燥选用对流干燥、 传导干燥、 红外线干燥、 真空干燥、 微波干燥、 冷冻干 燥, 化学吸湿干燥或机械脱水干燥。

说明书


用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法

    技术领域 本发明属于废水处理技术领域, 特别涉及采用聚乙烯醇与硅烷偶联剂进行溶 胶 - 凝胶反应和交联反应制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的方法。
     背景技术 中国专利 ZL200710040764.3 公开了一种亲水性有机 - 无机复合渗透汽化分离膜 及其制备方法和应用, 以无机陶瓷膜为载体, 通过在大孔陶瓷膜表面化学气相沉积、 接枝聚 合和开环反应的方法来制备有机 - 无机复合渗透汽化分离膜 ; 但该方法在陶瓷膜表面制备 的是纯有机聚合物分离层, 存在膜耐温性差的缺点、 仅能用于 95%高浓度甲醇等醇类的脱 水, 是优先透水杂化膜, 在含醇废水处理领域应用价值有限。
     中国专利 200810060981.3 公开了一种用于分离醇水体系的渗透汽化膜的制备 方法, 以聚二甲基硅氧烷为原料来交联硅酸酯类化合物 ; 该方法制备的渗透汽化膜能用于 8%甲醇等醇类水溶液的浓缩, 是优先透醇杂化膜, 但存在膜耐温性低、 制备过程中需使用 毒性较大的溶剂、 原料品种单一、 来源有限等缺点。
     发明内容 本发明的目的是提出一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方 法, 以克服现有技术的上述缺陷, 为废水中甲醇的分离和脱除提供一条新的途径。
     本发明用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法, 其特征在于 : 在 惰性气氛或空气中, 在 0 ~ 200 ℃温度条件下, 在质量百分浓度为 0.1 %~ 10 %的聚乙烯 醇水溶液中加入以摩尔计为聚乙烯醇 0.1 ~ 2 倍的硅烷偶联剂, 在摩尔浓度为 0.001 ~ 0.1M 的稀酸作用下进行溶胶 - 凝胶反应 1 ~ 48 小时, 然后加入以聚乙烯醇质量百分数计 0.1%~ 30%的交联剂, 进行交联反应至得到溶液, 将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片, 将 膜片在 0 ~ 200℃、 相对湿度为 50%~ 90%的惰性气氛或空气中干燥, 即得到可用于脱除废 水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜 ;
     所述硅烷偶联剂为含有氨烃基、 芳基、 环氧基或巯基的硅氧烷或卤硅烷, 或正硅酸 乙酯、 正硅酸丙酯或硅酸甲酯 ;
     所述稀酸选自盐酸、 硫酸、 磷酸或醋酸 ;
     所述交联剂选用甲醛、 乙醛或苯乙醛。
     所述涂膜可采用刮膜、 喷洒涂膜、 浸渍涂膜、 流动涂膜或旋转涂膜。
     所述干燥可采用对流干燥、 传导干燥、 红外线干燥、 真空干燥、 微波干燥、 冷冻干 燥, 化学吸湿干燥或机械脱水干燥。
     也可在上述溶胶 - 凝胶反应所得到的产物中, 按摩尔比为硅烷偶联剂∶溶剂∶醇 盐= 1 ∶ 2 ~ 20 ∶ 0.01 ~ 10 加入 Si、 Ti 或 Zr 的醇盐的一种或其混合物, 用溶剂溶解、 搅拌均匀后, 再加入以聚乙烯醇质量百分数计 0.1%~ 30%的交联剂进行交联反应至得到 溶液, 将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片, 将膜片在 0 ~ 200℃温度下、 相对湿度为 50%~
     90%的惰性气氛或空气中干燥, 即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜 ;
     所述溶剂选自 N, N- 二甲基甲酰胺、 N, N- 二甲基乙酰胺、 四氢呋喃、 丙酮、 醋酸乙 酯、 甲醇、 乙醇、 异丙醇或正丁醇。
     也可在质量浓度为 0.1%~ 10%的聚乙烯醇水溶液中, 加入以聚乙烯醇质量百分 数计 0.1%~ 30%的交联剂, 在 0 ~ 200℃温度中交联反应 1 ~ 24 小时, 然后再加入以摩 尔计聚乙烯醇 0.1 ~ 2 倍的硅烷偶联剂, 在摩尔浓度为 0.001 ~ 0.1M 的稀酸作用下进行溶 胶 - 凝胶反应 1 ~ 48 小时, 至得到溶液, 将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片, 将膜片在 0 ~ 200℃温度下、 相对湿度为 50%~ 90%的惰性气氛或空气中干燥, 即得到可用于脱除废水 中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。
     也可将前述溶胶 - 凝胶反应所得到的产物在支撑基体上涂膜得到膜片, 再将该膜 片浸入以聚乙烯醇质量百分数计 0.1%~ 30%的交联剂中, 在 0 ~ 200℃温度中交联反应 1 ~ 24 小时, 取出膜片, 然后在 0 ~ 200℃温度下、 相对湿度为 50%~ 90%的惰性气氛或空 气中将膜片干燥, 即得到含有支撑基体的可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜 ;
     所述支撑基体选用 Al2O3 陶瓷、 二氧化硅陶瓷、 二氧化钛陶瓷、 二氧化锆陶瓷、 聚乙 烯膜、 聚四氟乙烯板、 玻璃板, 涤纶布、 锦纶布、 玻璃纤维布、 尼龙布或无纺布。
     采用本发明方法制备得到的渗透汽化透醇杂化膜对体积百分比浓度 (v/v% ) 为 20%~ 60%的甲醇水溶液具有较强的分离能力, 可用于甲醇废水的分离和净化处理。
     与现有技术相比较, 由于本发明采用了聚乙烯醇与硅烷偶联剂进行溶胶 - 凝胶反 应和交联反应制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜, 其突出特点是通过分子间 的健合作用在聚合物分子链上得到无机组分, 提高了渗透汽化杂化膜的耐温性 ; 而且在所 制备得到的渗透汽化杂化膜中甲醇可以优先透过, 是优先透醇杂化膜, 采用本发明方法制 膜过程中不使用有毒溶剂, 安全清洁, 可以满足环境条件较为恶劣的体系对废水中甲醇的 脱除及分离要求。
     与中国专利 ZL200710040764.3 报道的以无机陶瓷膜为载体, 通过在大孔陶瓷膜 表面化学气相沉积、 接枝聚合和开环反应来制备有机 - 无机复合渗透汽化分离膜的方法相 比, 本发明制备方法简单, 原料来源广, 成本低, 操作过程安全、 无毒, 杂化膜的耐温性能高, 优先透醇, 对甲醇废水分离效果较好。 克服了该方法制备的渗透汽化膜耐温性差、 只能优先 透水, 不能用于脱除废水中甲醇的缺点。
     与中国专利 200810060981.3 公开的以聚二甲基硅氧烷为原料交联硅酸酯类化合 物来制备分离醇水体系的渗透汽化膜的方法相比, 本发明的制备工艺简单, 原料来源广, 成 本低, 杂化膜的耐温性能高, 优先透醇, 可以规模化生产。克服了该方法制备的渗透汽化膜 耐温性差、 溶剂毒性大、 不能用于分离高浓度甲醇水溶液的缺点。 具体实施方式
     以下通过具体实施例进一步详细说明本发明用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透 醇杂化膜的制备方法。
     实施例 1 : 以反应物质量比聚乙烯醇 (PVA) ∶ N-β- 氨乙基 -γ- 氨丙基三甲氧基 硅烷 (A-1120) ∶乙醛= 3 ∶ 3 ∶ 0.3 制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜
     在空气或氮气气氛中, 向装有搅拌器的 250mL 容器中加入 3g 分子量为 1750 的聚乙烯醇 ( 简称 PVA), 加水配制成质量百分浓度为 3%的聚乙烯醇水溶液 ; 在 90℃条件下, 不 断搅拌至 PVA 完全溶解, 继续搅拌 5h, 加入 3mL 硅烷偶联剂 N-β- 氨乙基 -γ- 氨丙基三甲 氧基硅烷 (A-1120) 和 1mL 浓度为 0.1M 的稀盐酸, 在 30℃进行溶胶 - 凝胶反应 24h, 继续搅 拌 10h, 再滴加 3mL 质量百分浓度为 40%的交联剂乙醛溶液进行交联反应 24h, 至得到溶液, 将该溶液静置脱泡。当 PVA 的分子量较大时, PVA 在水中溶解较慢, 这时可以适当加热以加 快反应速度。
     将上述溶液静置脱泡后缓慢均匀地倾倒在洁净、 干燥的玻璃板上刮膜, 静置 2h 后, 在 60℃对流干燥 24h、 冷却, 从玻璃板上取下膜, 再用去离子水或乙醇清洗 3 次, 在 100℃ 对流干燥 12h, 即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。
     红外光谱测试分析表明 : 在~ 1110cm-1 处出现了 Si-O-Si 和 Si-O-C 的特征峰, 说 明该膜中含有无机组分 Si, 所以本实施例中制备所得到的膜是无机 - 有机杂化渗透汽化 膜。TGA 热分析测试结果表明 : 所得到的渗透汽化透醇杂化膜热降解温度约为 250℃, 说明 其热稳定性好, 耐温性较高。
     利用渗透蒸发膜分离装置 ( 单膜池, 天津大学北洋化工实验设备有限公司生产 ) 将本实施例中制备得到的渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验, 实验过 程如下 : 分别配制含甲醇体积百分比浓度 (v/v% ) 为 20%、 40%和 60%的甲醇水溶液, 分 2 别将其注入到容积为 10 升的各料液罐中, 随后将膜置于有效膜面积为 16cm 的膜池内, 安 装完毕后打开真空泵检查装置的气密性, 直至整个装置完全不漏气为止。 装置调试好以后, 启动渗透蒸发膜分离装置, 打开真空泵将膜池下方的负压抽到 -0.1MPa 随后将料液预热到 30℃, 调节料液流速至 10L/min, 打开冷阱出口开关, 用试管接取透过液待用。
     再用 SP-2100A 型气相色谱仪 ( 北京北分瑞利分析仪器有限责任公司生产 ) 分别 检测透过液与透余液中甲醇的含量, 称量一定时间内接取的透过液重量, 据此计算膜的渗 透通量和分离因子, 结果如表 1 中所示。
     表 1、 30℃时渗透汽化透醇杂化膜脱除水溶液中甲醇的实验结果
     改变料液的温度, 获得渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度 (v/v% ) 为 20% 的甲醇水溶液时的渗透通量和分离因子, 结果如表 2 中所示。
     表 2、 不同温度下渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度为 20%的甲醇水溶液 的实验结果
     比较原料液和透过液中的甲醇浓度可知 : 透过液中甲醇浓度升高了, 说明在本实 施例所制备的渗透汽化杂化膜中甲醇可以优先透过膜, 所以该膜是优先透醇杂化膜。
     从渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验测试可知, 本实施例中 制备的渗透汽化透醇杂化膜可用于脱除水溶液中的甲醇, 分离效果较好。
     实施例 2 : 以反应物质量比聚乙烯醇 (PVA) ∶ N-β- 氨乙基 -γ- 氨丙基三甲氧基 硅烷 (A-1120) ∶苯乙醛= 0.1 ∶ 5 ∶ 0.3 制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化 膜
     采用与实施例 1 中同样的反应装置和操作步骤, 在空气或氮气气氛中, 在 0 ℃温 度条件下, 用水溶解 0.1g 分子量为 1750 的 PVA 原料, 加水配制成质量百分浓度为 0.1 % 的聚乙烯醇水溶液, 不断搅拌至 PVA 完全溶解, 继续搅拌 2h, 加入 5mL 硅烷偶联剂 N-β- 氨 乙基 -γ- 氨丙基三甲氧基硅烷 (A-1120) 和 10mL 浓度为 0.01M 的稀硫酸, 在 150℃进行溶
     胶 - 凝胶反应 1h, 再滴加 3mL 质量百分浓度为 10%的交联剂苯乙醛溶液在 120℃下进行交 联反应 12h, 至得到溶液。 然后用该溶液静置、 脱泡后在 Al2O3 陶瓷支撑基体上浸渍涂膜至得 到膜片, 将膜片在放在 200℃、 相对湿度为 70%的空气环境中红外线干燥 5h, 得到杂化膜, 再用去离子水或乙醇清洗 3 次, 在 100℃对流干燥 12h, 即得到含有支撑基体的可用于脱除 废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。
     采用与实施例 1 中同样的渗透蒸发膜分离装置和操作步骤, 对本实施例中制备 得到的渗透汽化透醇杂化膜进行脱除水溶液中甲醇的试验, 所用甲醇体积百分比浓度 (v/ v% ) 分别为 20%、 40%和 60%, 计算得到膜的渗透通量和分离因子, 结果如表 3 中所示。
     表 3、 30℃时渗透汽化透醇杂化膜脱除水溶液中甲醇的实验结果
     在 30 ~ 50℃温度范围内, 改变料液的温度, 获得渗透汽化透醇杂化膜分离体积百 分比浓度 (v/v% ) 为 20%的甲醇水溶液时的渗透通量和分离因子, 结果如表 4 中所示。
     表 4、 不同温度下渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度为 20%的甲醇水溶液 的实验结果
     比较原料液和透过液中甲醇浓度可知 : 透过液中甲醇浓度升高了, 说明本实施例 所制备的渗透汽化杂化膜甲醇可以优先透过, 所以本实施例所制备的该膜是优先透醇杂化 膜。
     从渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验测试可知, 本实施例中 制备得到的渗透汽化透醇杂化膜可用于脱除水溶液中的甲醇, 分离效果较好。
     实施例 3 : 以反应物质量比聚乙烯醇 (PVA) ∶苯胺甲基三乙氧基硅烷 (ND-42) ∶ 钛酸丁酯∶乙醛= 10 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 0.3 制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜
     采用与实施例 1 同样的反应装置和操作步骤, 在空气或氮气气氛中, 向装有搅拌 器的 250mL 容器中加入 10g 分子量为 1750 的聚乙烯醇 (PVA), 加水配制成质量百分浓度为 10%的聚乙烯醇水溶液 ; 在 80℃温度条件下, 不断搅拌至 PVA 完全溶解, 继续搅拌 5h, 加入 2mL 硅烷偶联剂苯胺甲基三乙氧基硅烷 (ND-42) 和 5mL 浓度为 0.01M 的稀盐酸, 在 30℃进
     行溶胶 - 凝胶反应 48h, 分别加入 2mL 钛酸丁酯和 15mL 溶剂 N, N- 二甲基甲酰胺 (DMF), 继 续搅拌 12h, 再滴加 30mL 质量百分浓度为 1%的交联剂乙醛溶液进行交联反应 1h, 至得到溶 液, 将该溶液静置、 脱泡。
     将上述溶液静置脱泡后缓慢均匀地倾倒在洁净、 干燥的玻璃板上流动涂膜, 静置 2h 后, 在 150℃、 空气气氛中对流干燥 12h、 冷却, 从玻璃板上取下膜, 再用去离子水或乙醇 清洗 3 次, 在 100℃对流干燥 12h, 即得到不含支撑基体的可用于脱除废水中甲醇的渗透汽 化透醇杂化膜。
     红外光谱测试表明 : 900 ~ 1150cm-1 处是 Si-O-Ti 的强吸收峰, 说明钛被嫁接到分 -1 子链上。~ 1100cm 处是 Si-O-C 和 Si-O-Si 的强吸收峰, 说明所得产物是杂化材料。
     采用与实施例 1 中同样的渗透蒸发膜分离装置和操作步骤, 对本实施例中制备得 到的渗透汽化杂化膜进行脱除水溶液中甲醇的试验, 所用甲醇的体积百分比浓度 (v/v% ) 分别为 20%、 40%和 60%, 计算得到膜的渗透通量和分离因子, 结果如表 5 中所示。
     表 5、 30℃时渗透汽化透醇杂化膜脱除水溶液中甲醇的实验结果
     在 30 ~ 50℃温度范围内, 改变料液的温度, 获得渗透汽化透醇杂化膜分离体积百 分比浓度 (v/v% ) 为 20%的甲醇水溶液时的渗透通量和分离因子, 结果如表 6 中所示。
     表 6、 不同温度下渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度为 20%的甲醇水溶液
     的实验结果
     从渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验测试可知, 本实施例中 制备得到的渗透汽化透醇杂化膜可用于脱除水溶液中的甲醇, 分离效果较好。
     实施例 4 : 以反应物质量比聚乙烯醇 (PVA) ∶苯胺甲基三乙氧基硅烷 (ND-42) ∶ 钛酸丁酯∶正硅酸乙酯 (TEOS) ∶乙醛= 3 ∶ 2 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 0.02 制备用于脱除废水中甲醇 的渗透汽化透醇杂化膜
     采用与实施例 3 中同样的反应装置和操作步骤, 在空气或氮气气氛中, 向装有搅 拌器的 250mL 容器中加入 3g 分子量为 1750 的聚乙烯醇 (PVA), 加水配制成质量百分浓度为 3%的聚乙烯醇水溶液 ; 在 120℃温度条件下, 不断搅拌至 PVA 完全溶解, 继续搅拌 5h, 加入 2mL 硅烷偶联剂苯胺甲基三乙氧基硅烷 (ND-42) 和 10mL 浓度为 0.001M 的稀盐酸, 在 30℃ 进行溶胶 - 凝胶反应 12h, 分别加入 3mL 钛酸丁酯和 3mL 正硅酸乙酯 (TEOS) 的混合物, 用 15mL 溶剂正丁醇溶解, 继续搅拌 12h, 再滴加 20mL 质量百分浓度为 0.1%的交联剂乙醛溶液 进行交联反应 48h, 至得到溶液。
     将该溶液静置脱泡后在聚四氟乙烯板上喷洒涂膜至得到涂膜层。将涂膜层先在 60℃真空干燥 5h, 然后再用水清洗, 在 200℃、 相对湿度为 60%的氮气气氛中真空干燥 12h, 即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。
     采用与实施例 3 中同样的渗透蒸发膜分离装置和操作步骤, 对本实施例中制备得 到的渗透汽化杂化膜进行脱除水溶液中甲醇的试验, 所用甲醇的体积百分比浓度 (v/v% ) 分别为 20%、 40%和 60%, 计算得到膜的渗透通量和分离因子, 结果如表 7 中所示。
     表 7、 30℃时渗透汽化透醇杂化膜脱除水溶液中甲醇的实验结果
     从渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验测试可知, 本实施例中 制备得到的渗透汽化透醇杂化膜可用于脱除水溶液中的甲醇, 分离效果较好。
     实施例 5 : 以反应物质量比聚乙烯醇 (PVA) ∶甲醛∶ N-β- 氨乙基 -γ- 氨丙基三 甲氧基硅烷 (A-1120) = 3 ∶ 0.6 ∶ 4 制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜
     采用与实施例 1 中同样的反应装置和操作步骤, 通入空气或氮气, 向装有搅拌器 的 250mL 容器中加入 3g 分子量为 12500 的 PVA, 加水配制成质量百分浓度为 3%的聚乙烯
     醇水溶液, 在 100℃温度条件下不断搅拌至 PVA 完全溶解, 滴加 1mL 质量百分浓度为 60% 的交联剂甲醛溶液进行交联反应 5h, 继续搅拌 10h ; 然后再加入 4mL 硅烷偶联剂 N-β- 氨 乙基 -γ- 氨丙基三甲氧基硅烷 (A-1120) 和 10mL 浓度为 0.01M 的稀醋酸, 在 50℃进行溶 胶 - 凝胶反应 16h, 继续搅拌 12h, 至得到溶液。
     将该溶液静置脱泡后缓慢均匀地倾倒到涂膜机上进行旋转涂膜得到膜片, 静置 1h 后取下膜片, 然后在 100℃对流干燥 24h、 冷却, 再用去离子水或乙醇清洗 3 次, 在 100℃对流 干燥 12h, 即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。
     红外光谱测试结果表明 : 在~ 1110cm-1 处出现了 Si-O-Si 和 Si-O-C 的特征峰, 说 明该膜中含有无机组分 Si, 所以本实施例中制备所得到的膜是无机 - 有机杂化渗透汽化 膜。
     TGA 热分析测试结果表明 : 所得到的渗透汽化杂化膜热降解温度约为 200℃, 说明 其热稳定性好, 耐温性较高。
     采用与实施例 1 中同样的渗透蒸发膜分离装置和操作步骤, 将本实施例中制备得 到的渗透汽化透醇杂化膜进行脱除水溶液中甲醇的试验, 所用甲醇的体积百分比浓度 (v/ v% ) 分别为 20%、 40%和 60%, 计算得到膜的渗透通量和分离因子, 结果如表 8 中所示。 表 8、 30℃时渗透汽化透醇杂化膜脱除水溶液中甲醇的实验结果
     在 30 ~ 50℃温度范围内, 改变料液的温度, 获得渗透汽化透醇杂化膜分离体积百 分比浓度 (v/v% ) 为 20%的甲醇水溶液时的渗透通量和分离因子, 结果如表 9 中所示。
     表 9、 不同温度下渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度为 20%的甲醇水溶液 的实验结果
     从渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验测试可知, 本实施例中 制备得到的渗透汽化透醇杂化膜可用于脱除水溶液中的甲醇, 分离效果较好。
     实施例 6 : 以反应物质量比聚乙烯醇 (PVA) ∶苯乙醛∶苯胺甲基三乙氧基硅烷 (ND-42) = 3 ∶ 0.6 ∶ 4 制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜
     采用与实施例 5 同样的反应装置和操作步骤, 通入空气或氮气, 向装有搅拌器的
     250mL 容器中加入 3g 分子量为 1750 的 PVA, 加水配制成质量百分浓度为 3%的聚乙烯醇水 溶液, 在 150℃温度条件下不断搅拌至 PVA 完全溶解, 滴加 1.5mL 质量百分浓度为 40%的交 联剂苯乙醛溶液进行交联反应 10h, 继续搅拌 10h ; 然后再加入 4mL 硅烷偶联剂苯胺甲基三 乙氧基硅烷 (ND-42) 和 2mL 浓度为 0.01M 的稀磷酸, 在 30℃进行溶胶 - 凝胶反应 10h, 继续 搅拌 6h, 至得到溶液。
     将该溶液静置脱泡后缓慢均匀地倾倒在无纺布进行涂膜得到膜片, 在空气中静置 6h, 然后在 120℃干燥 12h、 冷却, 再用去离子水或乙醇清洗 3 次, 在 100℃对流干燥 6h, 即得 到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。
     实施例 7 : 以反应物质量比聚乙烯醇 (PVA) ∶ N-β- 氨乙基 -γ- 氨丙基三甲氧基 硅烷 (A-1120) ∶乙醛= 3 ∶ 3 ∶ 1 制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜
     采用与实施例 1 中同样的反应装置、 操作步骤和配料比例, 在氮气气氛中, 向装有 搅拌器的 250mL 容器中加入 3g 分子量为 1750 的聚乙烯醇 (PVA), 加水配制成质量百分浓度 为 3%的聚乙烯醇水溶液 ; 在 90℃条件下, 不断搅拌至 PVA 完全溶解, 继续搅拌 5h, 加入 3mL 硅烷偶联剂 N-β- 氨乙基 -γ- 氨丙基三甲氧基硅烷 (A-1120) 和 1mL 浓度为 0.1M 的稀盐 酸, 在 30℃进行溶胶 - 凝胶反应 24h, 继续搅拌 10h。然后将溶胶 - 凝胶反应所得到的产物 缓慢均匀地倾倒在洁净、 干燥的聚四氟乙烯板上刮膜, 静置 2h 后, 在 60℃对流干燥 24h、 冷 却, 从聚四氟乙烯板上取下膜片。 将所制备得到的膜片浸入 2.5mL 质量百分浓度为 40 %的交联剂乙醛溶液中, 在 80℃温度中进行交联反应 12h, 然后取出膜片, 再用去离子水或乙醇清洗 3 次, 在 70 和 120℃分别对流干燥 8h, 冷却后即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。
     此外, 需要指出的是, 本发明上述实施例中涉及到的物料的量, 温度, 时间, 浓度等 参数均可在 ±15%范围内上下浮动。
     11

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1、10申请公布号CN102029115A43申请公布日20110427CN102029115ACN102029115A21申请号201010523943422申请日20101027B01D71/38200601B01D67/00200601B01D69/10200601C02F1/44200601C02F101/3420060171申请人合肥学院地址230022安徽省合肥市黄山路373号72发明人刘俊生聂君得邵国泉张凌云74专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有限责任公司34101代理人汪祥虬54发明名称用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法57摘要本发明公开了一种用于脱除废水中甲醇的渗。

2、透汽化透醇杂化膜的制备方法,特征是在惰气或空气中,在0200温度条件下,在质量百分浓度为0110的聚乙烯醇水溶液中,加入以摩尔计聚乙烯醇012倍的硅烷偶联剂,在摩尔浓度为000101M的稀酸作用下进行溶胶凝胶反应148小时,然后加入以聚乙烯醇质量百分数计0130的交联剂进行交联反应至得到溶液,将该溶液静置脱泡后涂膜得到的膜片在0200、相对湿度为5090的惰气氛或空气中干燥,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。该膜热稳定性高,分离性能好,为甲醇可以优先透过的杂化膜,可用于甲醇废水的分离和净化处理。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书8页。

3、CN102029117A1/2页21一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法,其特征在于在惰性气氛或空气中,在0200温度条件下,在质量百分浓度为0110的聚乙烯醇水溶液中加入以摩尔计为聚乙烯醇012倍的硅烷偶联剂,在摩尔浓度为000101M的稀酸作用下进行溶胶凝胶反应148小时,然后加入以聚乙烯醇质量百分数计0130的交联剂,进行交联反应至得到溶液,将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片,将膜片在0200、相对湿度为5090的惰性气氛或空气中干燥,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜;所述硅烷偶联剂为含有氨烃基、芳基、环氧基或巯基的硅氧烷或卤硅烷,或正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或硅酸。

4、甲酯;所述稀酸为盐酸、硫酸、磷酸或醋酸;所用交联剂为甲醛、乙醛或苯乙醛。2一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法,其特征在于在惰性气氛或空气中,在0200温度条件下,在质量百分浓度为0110的聚乙烯醇水溶液中加入以摩尔计为聚乙烯醇012倍的硅烷偶联剂,在摩尔浓度为000101M的稀酸作用下进行溶胶凝胶反应148小时,然后按摩尔比为硅烷偶联剂溶剂醇盐122000110加入SI、TI或ZR的醇盐的一种或其混合物,用溶剂溶解、搅拌均匀后,再加入以聚乙烯醇质量百分数计0130的交联剂进行交联反应至得到溶液,将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片,将膜片在0200温度下、相对湿度为5090的惰性气。

5、氛或空气中干燥,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜;所述硅烷偶联剂为含有氨烃基、芳基、环氧基或巯基的硅氧烷或卤硅烷,或正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或硅酸甲酯;所述溶剂选自N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙醇、异丙醇或正丁醇;所述稀酸选自盐酸、硫酸、磷酸或醋酸;所用交联剂为甲醛、乙醛或苯乙醛。3一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法,其特征在于在质量百分浓度为0110的聚乙烯醇水溶液中,加入以聚乙烯醇质量百分数计0130的交联剂,在0200温度中交联反应124小时,然后再加入以摩尔计聚乙烯醇012倍的硅烷偶联剂,在摩尔浓度为000101。

6、M的稀酸作用下进行溶胶凝胶反应148小时,至得到溶液,将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片,将膜片在0200温度下、相对湿度为5090的惰性气氛或空气中干燥,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜;所述硅烷偶联剂为含有氨烃基、芳基、环氧基或巯基的硅氧烷或卤硅烷,或正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或硅酸甲酯;所述稀酸选自盐酸、硫酸、磷酸或醋酸;所用交联剂为甲醛、乙醛或苯乙醛。4一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法,其特征在于在惰性气氛或空气中,在0200温度条件下,在质量百分浓度为0110的聚乙烯醇水溶液中加入以摩尔计为聚乙烯醇012倍的硅烷偶联剂,在摩尔浓度为000101M的稀权利要求。

7、书CN102029115ACN102029117A2/2页3酸作用下进行溶胶凝胶反应148小时,然后将所得到的产物在支撑基体上涂膜得到膜片,再将该膜片浸入以聚乙烯醇质量百分数计0130的交联剂中,在0200温度中交联反应124小时,取出膜片,然后在0200温度下、相对湿度为5090的惰性气氛或空气中将膜片干燥,即得到含有支撑基体的可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜;所述硅烷偶联剂为含有氨烃基、芳基、环氧基或巯基的硅氧烷或卤硅烷,或正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或硅酸甲酯;所述稀酸选自盐酸、硫酸、磷酸或醋酸;所用交联剂选用甲醛、乙醛或苯乙醛;所述支撑基体为AL2O3陶瓷、二氧化硅陶瓷、二氧化钛陶瓷。

8、、二氧化锆陶瓷、聚乙烯膜、聚四氟乙烯板、玻璃板,涤纶布、锦纶布、玻璃纤维布、尼龙布或无纺布。5如权利要求1、2、3或4所述用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法,特征在于所述涂膜选用刮膜、喷洒涂膜、浸渍涂膜、流动涂膜或旋转涂膜。6如权利要求1、2、3或4所述用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法,特征在于所述干燥选用对流干燥、传导干燥、红外线干燥、真空干燥、微波干燥、冷冻干燥,化学吸湿干燥或机械脱水干燥。权利要求书CN102029115ACN102029117A1/8页4用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法技术领域0001本发明属于废水处理技术领域,特别涉及采用。

9、聚乙烯醇与硅烷偶联剂进行溶胶凝胶反应和交联反应制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的方法。背景技术0002中国专利ZL2007100407643公开了一种亲水性有机无机复合渗透汽化分离膜及其制备方法和应用,以无机陶瓷膜为载体,通过在大孔陶瓷膜表面化学气相沉积、接枝聚合和开环反应的方法来制备有机无机复合渗透汽化分离膜;但该方法在陶瓷膜表面制备的是纯有机聚合物分离层,存在膜耐温性差的缺点、仅能用于95高浓度甲醇等醇类的脱水,是优先透水杂化膜,在含醇废水处理领域应用价值有限。0003中国专利2008100609813公开了一种用于分离醇水体系的渗透汽化膜的制备方法,以聚二甲基硅氧烷为原料来交联。

10、硅酸酯类化合物;该方法制备的渗透汽化膜能用于8甲醇等醇类水溶液的浓缩,是优先透醇杂化膜,但存在膜耐温性低、制备过程中需使用毒性较大的溶剂、原料品种单一、来源有限等缺点。发明内容0004本发明的目的是提出一种用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法,以克服现有技术的上述缺陷,为废水中甲醇的分离和脱除提供一条新的途径。0005本发明用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法,其特征在于在惰性气氛或空气中,在0200温度条件下,在质量百分浓度为0110的聚乙烯醇水溶液中加入以摩尔计为聚乙烯醇012倍的硅烷偶联剂,在摩尔浓度为000101M的稀酸作用下进行溶胶凝胶反应148小时,然后加入。

11、以聚乙烯醇质量百分数计0130的交联剂,进行交联反应至得到溶液,将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片,将膜片在0200、相对湿度为5090的惰性气氛或空气中干燥,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜;0006所述硅烷偶联剂为含有氨烃基、芳基、环氧基或巯基的硅氧烷或卤硅烷,或正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或硅酸甲酯;0007所述稀酸选自盐酸、硫酸、磷酸或醋酸;0008所述交联剂选用甲醛、乙醛或苯乙醛。0009所述涂膜可采用刮膜、喷洒涂膜、浸渍涂膜、流动涂膜或旋转涂膜。0010所述干燥可采用对流干燥、传导干燥、红外线干燥、真空干燥、微波干燥、冷冻干燥,化学吸湿干燥或机械脱水干燥。0011也可在上述溶胶。

12、凝胶反应所得到的产物中,按摩尔比为硅烷偶联剂溶剂醇盐122000110加入SI、TI或ZR的醇盐的一种或其混合物,用溶剂溶解、搅拌均匀后,再加入以聚乙烯醇质量百分数计0130的交联剂进行交联反应至得到溶液,将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片,将膜片在0200温度下、相对湿度为50说明书CN102029115ACN102029117A2/8页590的惰性气氛或空气中干燥,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜;0012所述溶剂选自N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙醇、异丙醇或正丁醇。0013也可在质量浓度为0110的聚乙烯醇水溶液中,加入以聚乙烯醇质量。

13、百分数计0130的交联剂,在0200温度中交联反应124小时,然后再加入以摩尔计聚乙烯醇012倍的硅烷偶联剂,在摩尔浓度为000101M的稀酸作用下进行溶胶凝胶反应148小时,至得到溶液,将该溶液静置脱泡后涂膜得到膜片,将膜片在0200温度下、相对湿度为5090的惰性气氛或空气中干燥,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。0014也可将前述溶胶凝胶反应所得到的产物在支撑基体上涂膜得到膜片,再将该膜片浸入以聚乙烯醇质量百分数计0130的交联剂中,在0200温度中交联反应124小时,取出膜片,然后在0200温度下、相对湿度为5090的惰性气氛或空气中将膜片干燥,即得到含有支撑基体的可用于。

14、脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜;0015所述支撑基体选用AL2O3陶瓷、二氧化硅陶瓷、二氧化钛陶瓷、二氧化锆陶瓷、聚乙烯膜、聚四氟乙烯板、玻璃板,涤纶布、锦纶布、玻璃纤维布、尼龙布或无纺布。0016采用本发明方法制备得到的渗透汽化透醇杂化膜对体积百分比浓度V/V为2060的甲醇水溶液具有较强的分离能力,可用于甲醇废水的分离和净化处理。0017与现有技术相比较,由于本发明采用了聚乙烯醇与硅烷偶联剂进行溶胶凝胶反应和交联反应制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜,其突出特点是通过分子间的健合作用在聚合物分子链上得到无机组分,提高了渗透汽化杂化膜的耐温性;而且在所制备得到的渗透汽化杂化膜中甲。

15、醇可以优先透过,是优先透醇杂化膜,采用本发明方法制膜过程中不使用有毒溶剂,安全清洁,可以满足环境条件较为恶劣的体系对废水中甲醇的脱除及分离要求。0018与中国专利ZL2007100407643报道的以无机陶瓷膜为载体,通过在大孔陶瓷膜表面化学气相沉积、接枝聚合和开环反应来制备有机无机复合渗透汽化分离膜的方法相比,本发明制备方法简单,原料来源广,成本低,操作过程安全、无毒,杂化膜的耐温性能高,优先透醇,对甲醇废水分离效果较好。克服了该方法制备的渗透汽化膜耐温性差、只能优先透水,不能用于脱除废水中甲醇的缺点。0019与中国专利2008100609813公开的以聚二甲基硅氧烷为原料交联硅酸酯类化合物。

16、来制备分离醇水体系的渗透汽化膜的方法相比,本发明的制备工艺简单,原料来源广,成本低,杂化膜的耐温性能高,优先透醇,可以规模化生产。克服了该方法制备的渗透汽化膜耐温性差、溶剂毒性大、不能用于分离高浓度甲醇水溶液的缺点。具体实施方式0020以下通过具体实施例进一步详细说明本发明用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜的制备方法。0021实施例1以反应物质量比聚乙烯醇PVAN氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷A1120乙醛3303制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜0022在空气或氮气气氛中,向装有搅拌器的250ML容器中加入3G分子量为1750的聚说明书CN102029115ACN102029117A3。

17、/8页6乙烯醇简称PVA,加水配制成质量百分浓度为3的聚乙烯醇水溶液;在90条件下,不断搅拌至PVA完全溶解,继续搅拌5H,加入3ML硅烷偶联剂N氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷A1120和1ML浓度为01M的稀盐酸,在30进行溶胶凝胶反应24H,继续搅拌10H,再滴加3ML质量百分浓度为40的交联剂乙醛溶液进行交联反应24H,至得到溶液,将该溶液静置脱泡。当PVA的分子量较大时,PVA在水中溶解较慢,这时可以适当加热以加快反应速度。0023将上述溶液静置脱泡后缓慢均匀地倾倒在洁净、干燥的玻璃板上刮膜,静置2H后,在60对流干燥24H、冷却,从玻璃板上取下膜,再用去离子水或乙醇清洗3次,在100对流干。

18、燥12H,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。0024红外光谱测试分析表明在1110CM1处出现了SIOSI和SIOC的特征峰,说明该膜中含有无机组分SI,所以本实施例中制备所得到的膜是无机有机杂化渗透汽化膜。TGA热分析测试结果表明所得到的渗透汽化透醇杂化膜热降解温度约为250,说明其热稳定性好,耐温性较高。0025利用渗透蒸发膜分离装置单膜池,天津大学北洋化工实验设备有限公司生产将本实施例中制备得到的渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验,实验过程如下分别配制含甲醇体积百分比浓度V/V为20、40和60的甲醇水溶液,分别将其注入到容积为10升的各料液罐中,随后将膜置于。

19、有效膜面积为16CM2的膜池内,安装完毕后打开真空泵检查装置的气密性,直至整个装置完全不漏气为止。装置调试好以后,启动渗透蒸发膜分离装置,打开真空泵将膜池下方的负压抽到01MPA随后将料液预热到30,调节料液流速至10L/MIN,打开冷阱出口开关,用试管接取透过液待用。0026再用SP2100A型气相色谱仪北京北分瑞利分析仪器有限责任公司生产分别检测透过液与透余液中甲醇的含量,称量一定时间内接取的透过液重量,据此计算膜的渗透通量和分离因子,结果如表1中所示。0027表1、30时渗透汽化透醇杂化膜脱除水溶液中甲醇的实验结果00280029改变料液的温度,获得渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度V。

20、/V为20的甲醇水溶液时的渗透通量和分离因子,结果如表2中所示。0030表2、不同温度下渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度为20的甲醇水溶液的实验结果说明书CN102029115ACN102029117A4/8页700310032比较原料液和透过液中的甲醇浓度可知透过液中甲醇浓度升高了,说明在本实施例所制备的渗透汽化杂化膜中甲醇可以优先透过膜,所以该膜是优先透醇杂化膜。0033从渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验测试可知,本实施例中制备的渗透汽化透醇杂化膜可用于脱除水溶液中的甲醇,分离效果较好。0034实施例2以反应物质量比聚乙烯醇PVAN氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷A1120苯乙。

21、醛01503制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜0035采用与实施例1中同样的反应装置和操作步骤,在空气或氮气气氛中,在0温度条件下,用水溶解01G分子量为1750的PVA原料,加水配制成质量百分浓度为01的聚乙烯醇水溶液,不断搅拌至PVA完全溶解,继续搅拌2H,加入5ML硅烷偶联剂N氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷A1120和10ML浓度为001M的稀硫酸,在150进行溶胶凝胶反应1H,再滴加3ML质量百分浓度为10的交联剂苯乙醛溶液在120下进行交联反应12H,至得到溶液。然后用该溶液静置、脱泡后在AL2O3陶瓷支撑基体上浸渍涂膜至得到膜片,将膜片在放在200、相对湿度为70的空气环境中红外。

22、线干燥5H,得到杂化膜,再用去离子水或乙醇清洗3次,在100对流干燥12H,即得到含有支撑基体的可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。0036采用与实施例1中同样的渗透蒸发膜分离装置和操作步骤,对本实施例中制备得到的渗透汽化透醇杂化膜进行脱除水溶液中甲醇的试验,所用甲醇体积百分比浓度V/V分别为20、40和60,计算得到膜的渗透通量和分离因子,结果如表3中所示。0037表3、30时渗透汽化透醇杂化膜脱除水溶液中甲醇的实验结果00380039在3050温度范围内,改变料液的温度,获得渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度V/V为20的甲醇水溶液时的渗透通量和分离因子,结果如表4中所示。0040。

23、表4、不同温度下渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度为20的甲醇水溶液的实验结果说明书CN102029115ACN102029117A5/8页800410042比较原料液和透过液中甲醇浓度可知透过液中甲醇浓度升高了,说明本实施例所制备的渗透汽化杂化膜甲醇可以优先透过,所以本实施例所制备的该膜是优先透醇杂化膜。0043从渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验测试可知,本实施例中制备得到的渗透汽化透醇杂化膜可用于脱除水溶液中的甲醇,分离效果较好。0044实施例3以反应物质量比聚乙烯醇PVA苯胺甲基三乙氧基硅烷ND42钛酸丁酯乙醛102203制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜004。

24、5采用与实施例1同样的反应装置和操作步骤,在空气或氮气气氛中,向装有搅拌器的250ML容器中加入10G分子量为1750的聚乙烯醇PVA,加水配制成质量百分浓度为10的聚乙烯醇水溶液;在80温度条件下,不断搅拌至PVA完全溶解,继续搅拌5H,加入2ML硅烷偶联剂苯胺甲基三乙氧基硅烷ND42和5ML浓度为001M的稀盐酸,在30进行溶胶凝胶反应48H,分别加入2ML钛酸丁酯和15ML溶剂N,N二甲基甲酰胺DMF,继续搅拌12H,再滴加30ML质量百分浓度为1的交联剂乙醛溶液进行交联反应1H,至得到溶液,将该溶液静置、脱泡。0046将上述溶液静置脱泡后缓慢均匀地倾倒在洁净、干燥的玻璃板上流动涂膜,静。

25、置2H后,在150、空气气氛中对流干燥12H、冷却,从玻璃板上取下膜,再用去离子水或乙醇清洗3次,在100对流干燥12H,即得到不含支撑基体的可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。0047红外光谱测试表明9001150CM1处是SIOTI的强吸收峰,说明钛被嫁接到分子链上。1100CM1处是SIOC和SIOSI的强吸收峰,说明所得产物是杂化材料。0048采用与实施例1中同样的渗透蒸发膜分离装置和操作步骤,对本实施例中制备得到的渗透汽化杂化膜进行脱除水溶液中甲醇的试验,所用甲醇的体积百分比浓度V/V分别为20、40和60,计算得到膜的渗透通量和分离因子,结果如表5中所示。0049表5、30时。

26、渗透汽化透醇杂化膜脱除水溶液中甲醇的实验结果00500051在3050温度范围内,改变料液的温度,获得渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度V/V为20的甲醇水溶液时的渗透通量和分离因子,结果如表6中所示。0052表6、不同温度下渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度为20的甲醇水溶液说明书CN102029115ACN102029117A6/8页9的实验结果00530054从渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验测试可知,本实施例中制备得到的渗透汽化透醇杂化膜可用于脱除水溶液中的甲醇,分离效果较好。0055实施例4以反应物质量比聚乙烯醇PVA苯胺甲基三乙氧基硅烷ND42钛酸丁酯正硅酸乙酯。

27、TEOS乙醛3233002制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜0056采用与实施例3中同样的反应装置和操作步骤,在空气或氮气气氛中,向装有搅拌器的250ML容器中加入3G分子量为1750的聚乙烯醇PVA,加水配制成质量百分浓度为3的聚乙烯醇水溶液;在120温度条件下,不断搅拌至PVA完全溶解,继续搅拌5H,加入2ML硅烷偶联剂苯胺甲基三乙氧基硅烷ND42和10ML浓度为0001M的稀盐酸,在30进行溶胶凝胶反应12H,分别加入3ML钛酸丁酯和3ML正硅酸乙酯TEOS的混合物,用15ML溶剂正丁醇溶解,继续搅拌12H,再滴加20ML质量百分浓度为01的交联剂乙醛溶液进行交联反应48H,至得。

28、到溶液。0057将该溶液静置脱泡后在聚四氟乙烯板上喷洒涂膜至得到涂膜层。将涂膜层先在60真空干燥5H,然后再用水清洗,在200、相对湿度为60的氮气气氛中真空干燥12H,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。0058采用与实施例3中同样的渗透蒸发膜分离装置和操作步骤,对本实施例中制备得到的渗透汽化杂化膜进行脱除水溶液中甲醇的试验,所用甲醇的体积百分比浓度V/V分别为20、40和60,计算得到膜的渗透通量和分离因子,结果如表7中所示。0059表7、30时渗透汽化透醇杂化膜脱除水溶液中甲醇的实验结果00600061从渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟液中甲醇的试验测试可知,本实施例中制备。

29、得到的渗透汽化透醇杂化膜可用于脱除水溶液中的甲醇,分离效果较好。0062实施例5以反应物质量比聚乙烯醇PVA甲醛N氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷A11203064制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜0063采用与实施例1中同样的反应装置和操作步骤,通入空气或氮气,向装有搅拌器的250ML容器中加入3G分子量为12500的PVA,加水配制成质量百分浓度为3的聚乙烯说明书CN102029115ACN102029117A7/8页10醇水溶液,在100温度条件下不断搅拌至PVA完全溶解,滴加1ML质量百分浓度为60的交联剂甲醛溶液进行交联反应5H,继续搅拌10H;然后再加入4ML硅烷偶联剂N氨乙基氨丙。

30、基三甲氧基硅烷A1120和10ML浓度为001M的稀醋酸,在50进行溶胶凝胶反应16H,继续搅拌12H,至得到溶液。0064将该溶液静置脱泡后缓慢均匀地倾倒到涂膜机上进行旋转涂膜得到膜片,静置1H后取下膜片,然后在100对流干燥24H、冷却,再用去离子水或乙醇清洗3次,在100对流干燥12H,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。0065红外光谱测试结果表明在1110CM1处出现了SIOSI和SIOC的特征峰,说明该膜中含有无机组分SI,所以本实施例中制备所得到的膜是无机有机杂化渗透汽化膜。0066TGA热分析测试结果表明所得到的渗透汽化杂化膜热降解温度约为200,说明其热稳定性好,。

31、耐温性较高。0067采用与实施例1中同样的渗透蒸发膜分离装置和操作步骤,将本实施例中制备得到的渗透汽化透醇杂化膜进行脱除水溶液中甲醇的试验,所用甲醇的体积百分比浓度V/V分别为20、40和60,计算得到膜的渗透通量和分离因子,结果如表8中所示。表8、30时渗透汽化透醇杂化膜脱除水溶液中甲醇的实验结果00680069在3050温度范围内,改变料液的温度,获得渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度V/V为20的甲醇水溶液时的渗透通量和分离因子,结果如表9中所示。0070表9、不同温度下渗透汽化透醇杂化膜分离体积百分比浓度为20的甲醇水溶液的实验结果00710072从渗透汽化透醇杂化膜进行脱除废水模拟。

32、液中甲醇的试验测试可知,本实施例中制备得到的渗透汽化透醇杂化膜可用于脱除水溶液中的甲醇,分离效果较好。0073实施例6以反应物质量比聚乙烯醇PVA苯乙醛苯胺甲基三乙氧基硅烷ND423064制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜0074采用与实施例5同样的反应装置和操作步骤,通入空气或氮气,向装有搅拌器的说明书CN102029115ACN102029117A8/8页11250ML容器中加入3G分子量为1750的PVA,加水配制成质量百分浓度为3的聚乙烯醇水溶液,在150温度条件下不断搅拌至PVA完全溶解,滴加15ML质量百分浓度为40的交联剂苯乙醛溶液进行交联反应10H,继续搅拌10H;然后。

33、再加入4ML硅烷偶联剂苯胺甲基三乙氧基硅烷ND42和2ML浓度为001M的稀磷酸,在30进行溶胶凝胶反应10H,继续搅拌6H,至得到溶液。0075将该溶液静置脱泡后缓慢均匀地倾倒在无纺布进行涂膜得到膜片,在空气中静置6H,然后在120干燥12H、冷却,再用去离子水或乙醇清洗3次,在100对流干燥6H,即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。0076实施例7以反应物质量比聚乙烯醇PVAN氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷A1120乙醛331制备用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜0077采用与实施例1中同样的反应装置、操作步骤和配料比例,在氮气气氛中,向装有搅拌器的250ML容器中加入3G分子量。

34、为1750的聚乙烯醇PVA,加水配制成质量百分浓度为3的聚乙烯醇水溶液;在90条件下,不断搅拌至PVA完全溶解,继续搅拌5H,加入3ML硅烷偶联剂N氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷A1120和1ML浓度为01M的稀盐酸,在30进行溶胶凝胶反应24H,继续搅拌10H。然后将溶胶凝胶反应所得到的产物缓慢均匀地倾倒在洁净、干燥的聚四氟乙烯板上刮膜,静置2H后,在60对流干燥24H、冷却,从聚四氟乙烯板上取下膜片。0078将所制备得到的膜片浸入25ML质量百分浓度为40的交联剂乙醛溶液中,在80温度中进行交联反应12H,然后取出膜片,再用去离子水或乙醇清洗3次,在70和120分别对流干燥8H,冷却后即得到可用于脱除废水中甲醇的渗透汽化透醇杂化膜。0079此外,需要指出的是,本发明上述实施例中涉及到的物料的量,温度,时间,浓度等参数均可在15范围内上下浮动。说明书CN102029115A。

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