聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯復合膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料加工領域，具體地，涉及一種聚二甲基硅氧烷(PDMS)/聚偏氟乙烯(PVDF)復合膜及其制備方法，用于滲透汽化處理煤氣化含酚廢水。
【背景技術】
[0002]煤炭是我國主要的化石能源之一，在我國能源生產結構中占據相當重要的地位。我國貧油，少氣，富煤，隨著經濟的飛速發展，為了緩解能源壓力，減輕對石油的依賴，新型煤化工行業得到了迅猛的發展。煤化工主要有煤炭焦化、煤氣化和煤液化三條產業鏈，煤炭氣化是目前發展的重要方向，被譽為新型煤化工產業的龍頭技術。然而，煤化工項目的需水量巨大，也相應地產生了大量廢水，且廢水組成成分十分復雜。這些廢水具有處理量大、難處理、粘度大、水質色度高、含有大量的粉塵等還包括酚類及其他雜環化合物及多環芳烴等有機污染物，有機物濃度高，生物毒性大等特點。煤氣化含酚廢水對環境污染嚴重，是工業廢水之一。酚類化合物是一種原型質毒物，對一切生物個體都有毒害作用。它可通過皮膚及黏膜的接觸而吸入或經口腔浸入生物體內，與細胞原漿中的蛋白質接觸后形成不溶性蛋白質而使細胞失去活性，尤其對神經系統有較大的親和力，使神經系統發生病變。另外高濃度的酚還可引發神經系統病變。含酚廢水不僅影響人類健康及生物的生長繁殖，還會影響經濟的可持續性發展。因此，大力開展煤氣化含酚廢水的治理研宄，不斷改進含酚廢水的處理技術，是保護環境和造福人類的重要任務，勢在必行。
[0003]硅橡膠因其半有機半無機的特殊結構而具有較強的親有機物性能和疏水性能，同時具有優良的耐高低溫、化學穩定性高和無毒無味等優點，在各個方面已經有很好的應用。除此以外，聚二甲基硅氧烷膜對醇、酚、酮、鹵代物、芳香烴、吡啶等有機物有良好的吸附選擇性，因此選用聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯復合膜滲透汽化技術分離煤氣化含酚廢水中的酚類。
【發明內容】
[0004]為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯復合膜及其制備方法，用于處理煤化工含酚廢水。
[0005]為實現上述目的，本發明采用下述方案:
聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜，由活性層和底膜復合而成，活性層為聚二甲基硅氧烷膜，底膜為聚偏氟乙烯膜，活性層涂膜在底膜上制得聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜；活性層的厚度為5?10 μ m，底膜的厚度為90?110 μ m ;聚偏氟乙烯膜為超濾膜，聚偏氟乙烯膜具有較強的疏水性能，是滲透汽化復合膜材料的理想支撐體。
[0006]相對于現有技術，本發明具有如下有益效果:
(I)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)對酚類有良好的選擇性，且有良好的耐酸堿性，處理含酚廢水具有明顯效果； (2)、裝置簡單，操作方便，工藝系統的穩定性和可靠性較高；
(3)、聚偏氟乙烯(PDMS)耐高低溫，化學性質穩定，可在-60?250°C的條件下長期使用。
【附圖說明】
[0007]圖1為聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯復合膜的結構示意圖；
圖中:1、活性層；2、底膜。
【具體實施方式】
[0008]如圖1所示，聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜，由活性層I和底膜2復合而成，活性層I為聚二甲基硅氧烷膜，底膜2為聚偏氟乙烯膜，活性層I涂膜在底膜2上制得聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜；活性層I的厚度為5?10 μ m，底膜2的厚度為90?110 μ m ;聚偏氟乙烯膜為超濾膜，聚偏氟乙烯膜具有較強的疏水性能，是滲透汽化復合膜材料的理想支撐體。
[0009]上述聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜的制備方法，包括以下步驟:
(1)、將聚偏氟乙烯、聚乙二醇2000、N-甲基吡咯烷酮按質量比1:0.1?0.2:6?8放入圓底燒瓶中50°C恒溫水浴攪拌24小時，然后進行壓濾、脫氣得到鑄膜液；將鑄膜液傾注在無紡布上刮膜，調整刮刀的厚度為300 μπι，將刮好的膜浸入去離子水中48h，放入烘箱干燥，得到90?110 μ m的聚偏氟乙烯膜，即底膜I ;
(2)、將聚二甲基硅氧烷加入到溶劑正庚烷中，聚二甲基硅氧烷與溶劑正庚烷的質量比為1:1?3，磁力攪拌至聚二甲基硅氧烷(PDMS)全部溶解；
(3)、向步驟(2)制備的溶液中加入交聯劑正硅酸乙酯和催化劑二丁基二月桂酸錫，攪拌24h，制得鑄膜液；
其中，交聯劑:催化劑:聚二甲基硅氧烷的質量比為0.05?0.15:0.01?0.02:1 ;
(4)、將步驟(3)中的鑄膜液用300目的銅網過濾；
(5)、將步驟(4)過濾的鑄膜液靜置48h以脫除氣泡；
(6)、將步驟(5)所得的脫氣鑄膜液用厚度為0.5?50 μπι的刮刀涂膜在聚偏氟乙烯底膜上，得到0.1?10 μπι的復合膜；
(7)、將步驟(6)所得復合膜室溫下溶劑揮發；
(8)、將步驟(7)溶劑揮發完的復合膜放入45°C烘箱內干燥48h，除去膜中殘留的溶劑，即得聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜。
[0010]實施例一、
(1)、將60g聚偏氟乙烯、9.23g聚乙二醇2000、392.3mlN?甲基吡咯烷酮放入圓底燒瓶中50°C恒溫水浴攪拌24小時，溶液呈亮黃色，然后進行壓濾、脫氣；使用刮膜機在無紡布上刮膜，調整刮刀的厚度為300 μ m，將刮好的膜浸入去離子水中48h，放入烘箱干燥，得到90?110 μπι的聚偏氟乙烯膜，即底膜；
(2)、將6g聚二甲基硅氧烷加入到20.5ml溶劑正庚烷中，磁力攪拌至聚二甲基硅氧烷全部溶解；
(3)、向步驟(2)制備的溶液中加入0.5?2g交聯劑正硅酸乙酯和0.1?0.3g催化劑二丁基二月桂酸錫，攪拌24h，制得鑄膜液；
(4)、將步驟(3)中的鑄膜液用300目的銅網過濾；
(5)、將步驟(4)過濾的鑄膜液靜置48h以脫除氣泡；
(6)、將步驟(5)所得的脫氣鑄膜液涂膜在聚偏氟乙烯底膜上；
(7)、將步驟(6)所得復合膜室溫下溶劑揮發；
(8)、將步驟(7)溶劑揮發完的復合膜放入45°C烘箱內干燥48h，除去膜中殘留的溶劑，即得PDMS/PVDF滲透汽化復合膜。
[0011]將初始總酚濃度為10mg/L的廢水至于廢水瓶中，流量為100ml/min，操作溫度為50°C，系統運行40h后，滲透通量為120g/(h.πι2)，廢水中酚的含量為2mg/L。
[0012]實施例二、
將初始總酚濃度為100mg/L的廢水至于廢水瓶中，流量為100ml/min，操作溫度為50 °C，系統運行30h后，滲透通量為930g/(h.m2),廢水中酚的含量為39mg/L。
[0013]實施例三、
將初始總酚濃度為1000mg/L的廢水至于廢水瓶中，流量為100ml/min，操作溫度為50°C，系統運行30h后，滲透通量為5380g/(h.m2),廢水中酚的含量為410mg/L。
【主權項】
1.一種聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜，由活性層和底膜復合而成，其特征在于，活性層為聚二甲基硅氧烷膜，底膜為聚偏氟乙烯膜，活性層涂膜在底膜上制得聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜。
2.根據權利要求1所述的聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜，其特征在于，活性層的厚度為5?10 μm，底膜的厚度為90?110 μm ;聚偏氟乙烯膜為超濾膜。
3.權利要求1所述的聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將聚偏氟乙烯、聚乙二醇2000、N-甲基吡咯烷酮按質量比1:0.1?0.2:6?8放入圓底燒瓶中50°C恒溫水浴攪拌24h，然后進行壓濾、脫氣得到鑄膜液；將鑄膜液傾注在無紡布上刮膜，調整刮刀的厚度為300 μ m，將刮好的膜浸入去離子水中48h，放入烘箱干燥，得到90?110 μ m的聚偏氟乙烯膜，即底膜I ; (2)、將聚二甲基硅氧烷加入到溶劑正庚烷中，聚二甲基硅氧烷與溶劑正庚烷的質量比為1:1?3，磁力攪拌至聚二甲基硅氧烷全部溶解； (3)、向步驟(2)制備的溶液中加入交聯劑正硅酸乙酯和催化劑二丁基二月桂酸錫，攪拌24h，制得鑄膜液； 其中，交聯劑:催化劑:聚二甲基硅氧烷的質量比為0.05?0.15:0.01?0.02:1 ; (4)、將步驟(3)中的鑄膜液用300目的銅網過濾； (5)、將步驟(4)過濾的鑄膜液靜置48h以脫除氣泡； (6)、將步驟(5)所得的脫氣鑄膜液用厚度為0.5?50 μ m的刮刀涂膜在聚偏氟乙烯底膜上，得到0.1?10 μ m的復合膜； (7)、將步驟(6)所得復合膜室溫下溶劑揮發； (8)、將步驟(7)溶劑揮發完的復合膜放入45°C烘箱內干燥48h，除去膜中殘留的溶劑，即得聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜。
4.根據權利要求3所述的聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將60g聚偏氟乙烯、9.23g聚乙二醇2000、392.3mlN?甲基吡咯烷酮放入圓底燒瓶中50°C恒溫水浴攪拌24小時，溶液呈亮黃色，然后進行壓濾、脫氣；使用刮膜機在無紡布上刮膜，調整刮刀的厚度為300 μ m，將刮好的膜浸入去離子水中48h，放入烘箱干燥，得到90?110 μ m的聚偏氟乙烯膜，即底膜； (2)、將6g聚二甲基硅氧烷加入到20.5ml溶劑正庚烷中，磁力攪拌至聚二甲基硅氧烷全部溶解； (3)、向步驟(2)制備的溶液中加入0.5?2g交聯劑正硅酸乙酯和0.1?0.3g催化劑二丁基二月桂酸錫，攪拌24h，制得鑄膜液； (4)、將步驟(3)中的鑄膜液用300目的銅網過濾； (5)、將步驟(4)過濾的鑄膜液靜置48h以脫除氣泡； (6)、將步驟(5)所得的脫氣鑄膜液涂膜在聚偏氟乙烯底膜上； (7)、將步驟(6)所得復合膜室溫下溶劑揮發； (8)、將步驟(7)溶劑揮發完的復合膜放入45°C烘箱內干燥48h，除去膜中殘留的溶劑，即得聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜。
【專利摘要】本發明屬于材料加工領域，具體地，涉及一種聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯復合膜及其制備方法，聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜，由活性層和底膜復合而成，活性層為聚二甲基硅氧烷膜，底膜為聚偏氟乙烯膜，活性層涂膜在底膜上制得聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯滲透汽化復合膜；活性層的厚度為5～10μm，底膜的厚度為90～110μm。相對于現有技術，本發明具有如下有益效果：聚二甲基硅氧烷(PDMS)對酚類有良好的選擇性，且有良好的耐酸堿性，處理含酚廢水具有明顯效果；裝置簡單，操作方便，工藝系統的穩定性和可靠性較高；聚偏氟乙烯(PDMS)耐高低溫，化學性質穩定，可在～60～250℃的條件下長期使用。
【IPC分類】B01D67-00, C02F1-44, B01D71-70, B01D69-12
【公開號】CN104624062
【申請號】CN201510034379
【發明人】侯影飛, 黃以青, 郭寧, 牟慶平
【申請人】中國石油大學(華東)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月23日