分離有機蒸汽的pdms-kit-6復合膜及其制備方法
【專利說明】分離有機蒸汽的PDMS-KIT-6復合膜及其制備方法 【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于有機蒸汽分離的復合膜制備方法，屬于膜分離技術領域。 【【背景技術】】
[0002] 在石油化工、有機合成和油氣的貯存及運輸過程中，常常有大量的揮發性有機污 染物排放到空氣中，不僅造成有機物的浪費，而且還造成嚴重的環境污染。在節能減排這個 大背景下，對有機蒸汽的回收變得非常必要。
[0003] 目前，傳統的工業有機蒸汽回收技術主要有冷凝法和吸附-回收法。其中吸附-回 收法是最早的有機蒸汽分離法，采用活性炭等吸附凈化廢氣，然后用水蒸氣脫附再生，具有 較好的處理效果，并且在吸附后可將高附加值的有機物分離回收，但是需要預處理除去粉 塵和油等雜質。冷凝法可以以液體方式回收有機物，但是對于低沸點的有機物則需要深冷 分離，極大增加了能耗。
[0004] 膜分離技術是在20世紀初出現、20世紀60年代后迅速崛起并引起各國競相研究 開發的一門現代化工分離技術。同傳統的化工分離技術相比，膜技術具有適用范圍廣、操作 靈活簡便、占地面積小、運行費用低、易于維護、便于放大等諸多優點，很快得到廣泛應用。
[0005] 有機蒸汽分離的核心是膜材料的選擇，從膜材料的凝聚態結構來看，為提高膜的 滲透通量，應盡可能采用橡膠態膜。其中，聚二甲基硅氧烷（PDMS)膜以其高度的鏈遷移性 和對透過物溶解的快速響應性成為目前高分子膜材料中研究和應用的焦點。聚二甲基硅氧 烷是目前工業化應用中透氣性最大的氣體分離材料之一，許多國外的研究人員使用這種材 料進行VOC的回收研究，美國、日本也已經成功地把它制成富氧膜。它的缺點是透氣選擇性 低、超薄化困難。它的擴散系數值雖高，但因為超薄化困難，透氣速率并不高，使得應用受到 一定限制。
[0006] 本發明的關鍵技術是制備性能優良的有機蒸汽分離復合膜。制備得到的復合膜不 僅具有良好的化學和熱穩定性，滲透系數和分離效果都優于純的硅橡膠膜。 【
【發明內容】
】
[0007] 為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種有機蒸汽分離的復 合膜及其制備方法，所制得的膜不僅提高了有機氣體/氮氣的選擇性，滲透量還大幅度增 加。
[0008] 為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：
[0009] -種用于有機蒸汽分離的復合膜制備方法包括以下步驟：
[0010] (1)合成表面疏水的KIT-6介孔材料。
[0011] (2)將購買的PVDF超濾膜(厚度約為200 μ m)，在超純水中浸泡3天，去除膜中殘 留雜質，隨后在120°C下熱處理12min，備用。
[0012] (3)將步驟1中得到的具有疏水表面的KIT-6固體材料分散到溶劑溶解后的PDMS 制膜液中，KIT-6與PDMS制膜液的質量比為2-25%，攪拌30min，然后采用超聲分散脫氣 30min〇
[0013] (4)將步驟3中所得的膜液用纏有0. 25mm粗銅絲的玻璃棒勻速地刮涂在步驟2中 預處理好的PVDF膜上，室溫下干燥24-36h，使溶劑揮發，隨后，在烘箱中KKTC反應3-6h，即 可獲得所要制備的復合膜。
[0014] 本發明制得的復合膜材料組成成分為：
[0015] KIT-6介孔材料與PMDS制膜液的質量比為2-25%。
[0016] 本發明所制得的膜的分離性能由滲透量和分離因子兩個參數評價。滲透系數計算 式如下：
【主權項】
1. 一種用于有機蒸汽分離的PDMS-KIT-6復合膜，其特征在于，它由以下幾種組分制備 而成： 聚偏氟乙烯PVDF基膜，質量分數為60%-64. 5% ; 聚二甲基硅氧烷（PDMS)預聚物，質量分數為32. 3%-34. 9%，涂覆在所述的聚偏氟乙烯 底膜上； 表面疏水的KIT-6介孔分子篩，孔徑為5. 5-7. 75nm，質量分數為0. 7%-8% ; KIT-6介孔材料與PDMS制膜液的比例為2-25%。
2. 根據權利要求1所述分離有機蒸汽的PDMS-KIT-6復合膜，其特征在于：所述的聚二 甲基硅氧烷預聚物為流動態，其粘度在5000~50000Pa. s之間。
3. -種用于分離有機蒸汽的PDMS-KIT-6復合膜的制備方法，其特征在于，復合膜的制 備步驟如下： 步驟1 :合成表面疏水的KIT-6介孔材料； 步驟2 :基膜處理 將PVDF基膜在超純水中浸泡3天，去除膜中殘留雜質，隨后在120°C下熱處理12min， 備用； 步驟3 :PDMS制膜液的配制 將上述質量比的聚二甲基硅氧烷（PDMS)預聚物（A)完全溶解于溶劑I中，混合均勻后 加入一定質量比的表面疏水的KIT-6介孔分子篩，然后加入一定量的交聯劑和催化劑，用 量為A質量的10%，磁力攪拌均勻后，超聲脫泡； 步驟4 :把步驟3中所得的PDMS制膜液涂覆在步驟2中處理過的PVDF基膜上，室溫干 燥24-36h，再在KKTC下反應3-6h，即得所述的PDMS-KIT-6復合膜。
4. 根據權利要求3所述分離有機蒸汽的PDMS-KIT-6復合膜的制備方法，其特征在于： 所述步驟3中所用的溶劑I為正己烷、正庚烷、正辛烷、苯、甲苯、二甲苯中的任意一種。
【專利摘要】本發明公開了屬于膜分離技術領域的一種分離有機蒸汽的PDMS-KIT-6復合膜及其制備方法。所述復合膜的制備為：首先合成表面疏水的KIT-6介孔材料，將PVDF基膜進行加熱前處理后備用。將PDMS膜液溶解于正庚烷中制成均勻的制膜液，然后添加不同質量分數的KIT-6介孔材料，經過攪拌、超聲脫泡后的膜液涂覆在基膜上，在一定溫度下固化得到PDMS-KIT-6復合膜。本發明制備的復合膜，KIT-6在PDMS中分散均勻，且分離層致密無缺陷，與PVDF結合緊密。將制備得到的PDMS-KIT-6復合膜分別用于分離正丁烷/氮氣、丙烯/氮氣和丙酮/氮氣，正丁烷、丙烯和丙酮的滲透系數能達到9×1014cm3（STP）cm/（cm2·s·cmHg）以上，分離因子大于16。
【IPC分類】B01D53-22, B01D69-12, B01D67-00, B01D71-70, B01D71-02
【公開號】CN104857868
【申請號】CN201410064675
【發明人】郝鄭平, 王俊慧
【申請人】中國科學院生態環境研究中心
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年2月25日