CN102000516B - 一种pdms/pvdf复合中空纤维膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种PDMS/PVDF复合中空纤维膜的制备方法，其步骤为：(1)将聚二甲基硅氧烷溶于正己烷中，后加入交联剂混合搅拌0.5～2小时，再加入催化剂，后补充加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的质量百分比浓度为5～30％，室温搅拌8～16小时，离心、脱泡制成制膜液；所述交联剂为正硅酸乙酯，交联剂与聚二甲基硅氧烷的质量比为0.06～0.1∶1；催化剂为二月桂酸二丁基锡，催化剂与聚二甲基硅氧烷的质量比为0.01～0.05∶1；(2)将已晾干的中性聚偏氟乙烯中空纤维基膜浸入制膜液中2～3秒，后取出在室温下晾干，重复上述浸膜、晾干操作2～3次，后在30～110℃下真空干燥至完全交联。本发明工艺简单，所得中空纤维膜对低浓度的酮/丁醇/乙醇溶液有较好分离效果。

Description

一种PDMS/PVDF复合中空纤维膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于渗透汽化优先透过有机物的PDMS/PVDF(聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯)复合中空纤维膜的制备方法，属于渗透汽化膜分离领域。
背景技术
早在1861年，Pasteur就已发现细菌可以产生丁醇。到1945年，美国有2/3的丁醇是通过生物发酵法生产的。但是到20世纪60年代，由于发酵原料价格高、产物浓度低、产物回收费用高，并在石油化工行业的冲击之下，生物丁醇产业进展缓慢。直到1973年出现石油危机，石油短缺，石油价格飞涨，使得生物丁醇又重新受到人们的重视。
利用丙酮丁醇梭菌生产丁醇的发酵液中除了含有丁醇以外，还含有丙酮和少量的乙醇(俗称ABE发酵)。由于丁醇和丙酮对微生物有毒害作用，当产物达到一定的浓度时，微生物停止生长，出现明显的产物抑制现象，这是导致发酵产物浓度低的直接原因。因此，必须采用有效的方法将产物ABE从发酵液中分离出来，将发酵液中ABE控制在很低的浓度，降低产物抑制，提高产率和得率，并降低后续分离成本。已研究的应用于分离ABE的技术包括吸附、气提、液-液萃取、渗透萃取、反渗透和渗透汽化等(Maddox，I.S.Theacetone-butanol-ethanol fermentation：Recent progress in technology[J].Biotechnol.Genet.Eng.Rev.1989，7，189-220)，其中渗透汽化由于其高选择性、经济性、简便性等优势得到广泛的研究(童灿灿，杨立荣，吴坚平等.丙酮-丁醇发酵分离耦合技术的研究进展[J].化工进展。2008，27(11)：1783-1789)。
渗透汽化(pervaporation，PV)是膜分离技术中的后起之秀，对共沸和近沸等难分物系具有优越的分离特性，被认为是最有希望代替精馏的一种分离方法。渗透汽化具有分离系数大、分离作用不受组分汽-液平衡的限制、过程中不引入其它试剂、过程简单和操作比较方便等优势。
目前应用于丙酮/丁醇/乙醇分离的渗透汽化膜主要有高分子聚合膜，无机膜以及液体膜。聚醚共聚酰胺(PEBA)是一种重要的高分子材料，用它制得厚度100μm的聚合膜对二元体系(丙酮-水、丁醇-水、乙醇-水)的分离效果为：分离因子α丙酮＝4.2、α丁醇＝8.2和α乙醇＝2.4，对应的总渗透通量分别为27.4gm-2h-1、65.3gm-2h-1和37.2gm-2h-1(Liu，FF；Liu，L；Feng，XS.Separationof acetone-butanol-ethanol(ABE)from dilute aqueous solution bypervaporation[J].Sep.Purif.Technol.2005，42(3)：273-282)；无机膜由于材料价格昂贵、液体膜由于稳定性差等劣势限制了它们在工业上的应用。
上述的膜基本上是平板膜，其机械强度不高，且单位体积的膜面积较小，膜组件占地面积大，不易于工业化应用。而中空纤维膜则结构紧凑，单位体积的膜面积大，自支撑型，在工业应用上具有明显的优势。
发明内容
本发明的目的是提供一种PDMS/PVDF复合中空纤维膜的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：该PDMS/PVDF复合中空纤维膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚二甲基硅氧烷溶于正己烷中，后加入交联剂混合搅拌0.5～2小时，再加入催化剂，后补充加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的质量百分比浓度为5～30％，室温搅拌8～16小时，离心、脱泡制成制膜液；所述交联剂为正硅酸乙酯，所述交联剂与聚二甲基硅氧烷的质量比为0.06～0.1∶1；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述催化剂与聚二甲基硅氧烷的质量比为0.01～0.05∶1；
(2)将已晾干的中性聚偏氟乙烯中空纤维基膜浸入所述制膜液中2～3秒，后取出在室温下晾干，重复上述浸膜、晾干操作2～3次，然后放入真空烘箱内在30～110℃下真空干燥至完全交联，制得PDMS/PVDF复合中空纤维膜。
与现有技术相比，本发明制备PDMS/PVDF复合中空纤维膜的工艺简单、操作方便、生产成本较低。所制备的PDMS/PVDF复合中空纤维膜外表面致密的PDMS分离层对丙酮/丁醇/乙醇选择性好，分离因子高，疏水性适中的交联剂正硅酸乙酯的作用，保证了可观通量，可用于丙酮/丁醇/乙醇发酵液的分离；该膜内表面疏水性的PVDF支撑层具有良好的机械强度，能够起到自支撑作用。且PDMS、PVDF材料对细胞无毒性伤害，不易被污染，因此该膜可加工成中空纤维膜组件，直接与发酵体系耦合，实现丙酮丁醇发酵分离耦合的工业化。
具体实施方式
以下结合具体实例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1：
称10g聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶于100g正己烷中，加入0.6g交联剂正硅酸乙酯，室温下混合搅拌0.5小时后加入0.1g催化剂二月桂酸二丁基锡，加正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的浓度为5wt％，密封后室温搅拌8小时，所得溶液经离心、脱泡制成制膜液。将聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜用蒸馏水冲洗至中性，室温晾干，作为基膜待用。将该处理过的基膜浸入制膜液中2～3秒，取出后室温晾干。重复涂膜3次，然后放入真空烘箱内在110℃下真空干燥10小时至完全交联，制得PDMS/PVDF复合中空纤维膜。所得复合中空纤维膜的外层是致密的PDMS分离层，内层是疏水性的PVDF支撑层。将本实施例所得的PDMS/PVDF复合中空纤维膜进行有机溶剂渗透汽化分离实验，性能如表1所示：
表1
Figure BSA00000292754300031
注：测试条件：温度40℃，下游真空度0.3KPa。
实施例2：
称10g聚二甲基硅氧烷溶于50g正己烷中，加入1.0g交联剂正硅酸乙酯，室温下混合搅拌1小时后加入0.5g催化剂二月桂酸二丁基锡，加正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的浓度为15wt％，密封后室温搅拌12小时，所得溶液经离心、脱泡制成制膜液。将PVDF中空纤维膜用蒸馏水冲洗至中性，室温晾干，作为基膜待用。将该处理过的基膜浸入制膜液中2～3秒，取出后室温晾干。重复涂膜3次，然后放入真空烘箱内在30℃下真空干燥10小时至完全交联，制得PDMS/PVDF复合中空纤维膜。所得复合中空纤维膜的外层是致密的PDMS分离层，内层是疏水性的PVDF支撑层。将本实施例所得的PDMS/PVDF复合中空纤维膜进行有机溶剂渗透汽化分离实验，性能如表2所示：
表2
注：测试条件：温度40℃，下游真空度0.3KPa。
实施例3：
称20g聚二甲基硅氧烷溶于50g正己烷中，加入1.6g交联剂正硅酸乙酯，室温下混合搅拌2小时后加入0.6g催化剂二月桂酸二丁基锡，加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的浓度为30wt％，密封后室温搅拌16小时，所得溶液经离心、脱泡制成制膜液。将PVDF中空纤维膜用蒸馏水冲洗至中性，室温晾干，作为基膜待用。将该处理过的基膜浸入制膜液中2～3秒，取出后室温晾干。重复涂膜2次，然后放入真空烘箱内在80℃下真空干燥10小时至完全交联，制得PDMS/PVDF复合中空纤维膜。所得复合中空纤维膜的外层是致密的PDMS分离层，内层是疏水性的PVDF支撑层。将本实施例所得的PDMS/PVDF复合中空纤维膜进行有机溶剂渗透汽化分离实验，性能如表3所示：
表3
Figure BSA00000292754300042
Figure BSA00000292754300051
注：测试条件：温度40℃，下游真空度0.3KPa。
由表1至表3可知，在低溶剂浓度范围内(ABE发酵液中ABE浓度范围)，丁醇和丙酮的分离因子达到了10～30，乙醇的分离因子在4左右，相应的总渗透通量也较高，可见本发明PDMS/PVDF复合中空纤维膜对低浓度的丙酮/丁醇/乙醇溶液有较好的分离效果。

Claims (1)

1.一种聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯复合中空纤维膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)将聚二甲基硅氧烷溶于正己烷中，后加入交联剂混合搅拌0.5～2小时，再加入催化剂，后补充加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的质量百分比浓度为5～30％，室温搅拌8～16小时，离心、脱泡制成制膜液；所述交联剂为正硅酸乙酯，所述交联剂与聚二甲基硅氧烷的质量比为0.06～0.1︰1；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述催化剂与聚二甲基硅氧烷的质量比为0.01～0.05︰1；
(2)将已晾干的中性聚偏氟乙烯中空纤维基膜浸入所述制膜液中2～3秒，后取出在室温下晾干，重复上述浸膜、晾干操作2～3次，然后放入真空烘箱内在30～110℃下真空干燥至完全交联，制得聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯复合中空纤维膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104069751A (zh) * 2014-07-19 2014-10-01 陈雄 一种pdms/ptfe渗透汽化中空纤维膜的制备方法
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CN104147947B (zh) * 2014-08-14 2016-08-24 娄尤来 一种pdms/pan复合中空纤维膜的制备方法
CN104138717B (zh) * 2014-08-14 2016-08-17 娄尤来 一种pdms/pan渗透汽化中空纤维膜的制备方法
CN105126631B (zh) * 2015-08-30 2017-04-12 广州益昌塑料有限公司 一种pdms/bc/pvdf中空纤维膜的制备方法
CN104998561B (zh) * 2015-08-30 2017-05-03 广州加泰医药科技有限公司 一种硅橡胶膜的制备方法
KR102115434B1 (ko) * 2019-12-24 2020-05-28 주식회사 퓨어엔비텍 멤브레인 폭기 생물막 공정용 극소수성 복합막 및 그 제조방법
CN111675907A (zh) * 2020-05-06 2020-09-18 云南电网有限责任公司 一种用废旧中空纤维膜制备耐高温绝热硅橡胶的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101703898A (zh) * 2009-11-12 2010-05-12 南京工业大学 Pdms/pvdf渗透汽化复合膜、制备方法及其应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8148161B2 (en) * 2008-05-02 2012-04-03 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Selective membranes/thin films for analytical applications

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101703898A (zh) * 2009-11-12 2010-05-12 南京工业大学 Pdms/pvdf渗透汽化复合膜、制备方法及其应用

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