CN108371890A - 一种分子筛-有机杂化膜的制备方法 - Google Patents

一种分子筛-有机杂化膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种分子筛‑有机杂化膜的制备方法，包括以下步骤：1)、将中空纤维超滤膜用稀盐酸浸泡过夜后干燥器待用；2)、将3.79gNaSiO3·9H2O、5g NaOH加入30g水中制成溶液A；将0.75gNaAlO2、5g NaOH加入30g水中制成溶液B；3)、将1)中空纤维超滤膜浸泡在溶液A中5min‑30min，取出后放入烘箱干燥，再将中空纤维超滤膜浸泡溶液B中5min‑30min，取出后将放入烘箱干燥；4)、重复步骤3)若干次后，将中空纤维超滤膜放入反应釜中，补充一定量的水并将反应釜放入烘箱在100℃下进行晶化。本发明的分子筛‑有机杂化膜的工艺简单，所得杂化膜，表面均匀、覆盖度较好、韧性良好，同时具备了分子筛的选择分离性能和有机膜的机械性能。

Description

一种分子筛-有机杂化膜的制备方法
技术领域
本发明属于有机膜材料制备技术领域，具体为一种分子筛-有机杂化膜的制备方法。
背景技术
有机膜材料由于其绝佳的选择分离性能目前已应用于各种分离工艺。尤其是CO2/CH4的分离在空气净化或提纯甲烷工艺中是一道重要的工序，因为CO2溶于水后会对管道造成很大的腐蚀性。过去的几十年中，由于膜分离技术具有能耗少、高通量、低花费等方面的优势，工业气体分离已经开始采用膜材料来达到目的。然而，为了更广泛的商业应用，具有更高通量和选择分离性能的膜需要开发。为获得具有很好选择分离性能的有机膜，对其表面进行的物理或化学修饰是重要的改进手段。
分子筛由于其规整的孔道和独特的孔径大小，可以筛分分子级别的物质。因此，将分子筛与有机膜结合得到的分子筛/有机杂化膜，同时具备了分子筛的选择分离性能和有机膜的机械性能。尽管分子筛在杂化膜只占了很小的体积分数，但它对膜分离性能有重要的影响。
发明内容
为解决现有技术中基质膜和分子筛两相间不均匀的收缩和压力变化使得分子筛与有机膜的兼容性能不好的缺陷，提供了一种分子筛-有机杂化膜的制备方法。
一种分子筛-有机杂化膜的制备方法，包括以下步骤：
1)、将中空纤维超滤膜用稀盐酸浸泡过夜，取出后烘干放入干燥器待用；
2)、将3.79g NaSiO3·9H2O、5g NaOH加入30g水中制成溶液A；将0.75gNaAlO2、5gNaOH加入30g水中制成溶液B；
3)、将1)中处理后的中空纤维超滤膜浸泡在溶液A中5min-30min，取出后将中空纤维超滤膜放入烘箱干燥，干燥后再将中空纤维超滤膜浸泡溶液B中5min-30min，取出后将中空纤维超滤膜放入烘箱干燥；
4)、重复步骤3)若干次后，将中空纤维超滤膜放入反应釜中，补充一定量的水并将反应釜放入烘箱在100℃下进行晶化。通常重复步骤3)1～3次。
进一步的，反应釜中补入0.1-10g的水，晶化时长为3-6h。
优选的，所述中空纤维超滤膜为聚偏氟乙烯或聚醚砜。
进一步的，中空纤维超滤膜的烘干采用50℃的烘箱进行烘干。
有益效果：本发明的分子筛-有机杂化膜的工艺简单，所得杂化膜，表面均匀、覆盖度较好、韧性良好，同时具备了分子筛的选择分离性能和有机膜的机械性能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例1中聚偏氟乙烯(PVDF)浸入A、B溶液5min，重复涂覆1次后样品的扫描电子显微镜(SEM)图；
图2是实施例2中聚偏氟乙烯(PVDF)浸入A、B溶液5min，重复涂覆2次后样品的扫描电子显微镜(SEM)图；
图3是实施例3中聚偏氟乙烯(PVDF)浸入A、B溶液5min，重复涂覆3次后样品的扫描电子显微镜(SEM)图；
图4是实施例4中聚醚砜(PES)浸入A、B溶液5min，重复涂覆1次后样品外壁的扫描电子显微镜(SEM)图；
图5是实施例4中聚醚砜(PES)浸入A、B溶液5min，重复涂覆1次后样品内壁的扫描电子显微镜(SEM)图；
图6是实施例4中聚醚砜(PES)浸入A、B溶液5min，重复涂覆1次后样品断面的扫描电子显微镜(SEM)图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
中空纤维超滤膜的预处理：
将中空纤维超滤膜进行预处理，用稀盐酸浸泡过夜，取出表面的滑石粉，取出后用去离子水洗净放50℃烘箱烘干10min后放入干燥器待用。
sodalite/PVDF杂化膜1的制备：
将PVDF浸入A溶液中5min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液5min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液1次。将涂膜后的PVDF放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入0.3g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化5h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PVDF杂化膜1(见图1)。
实施例2
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PVDF杂化膜2的制备：
将PVDF浸入A溶液中5min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液5min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液2次。将涂膜后的PVDF放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入0.3g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化5h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PVDF杂化膜2(见图2)。
实施例3
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PVDF杂化膜3的制备：
将PVDF浸入A溶液中5min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液5min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液3次。将涂膜后的PVDF放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入0.3g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化5h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PVDF杂化膜3(见图3)。
实施例4
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PES杂化膜4的制备：
将PES浸入A溶液中5min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液5min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液1次。将涂膜后的PES放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入0.3g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化5h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PES杂化膜4(见图4、5、6)。
实施例5
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PES杂化膜5的制备：
将PES浸入A溶液中10min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液10min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液2次。将涂膜后的PES放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入0.3g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化3h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PES杂化膜5。
实施例6
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PES杂化膜6的制备：
将PES浸入A溶液中10min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液10min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液3次。将涂膜后的PES放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入0.3g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化6h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PES杂化膜6。
实施例7
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PVDF杂化膜7的制备：
将PVDF浸入A溶液中10min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液10min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液1次。将涂膜后的PVDF放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入0.1g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化5h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PVDF杂化膜7。
实施例8
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PVDF杂化膜8的制备：
将PVDF浸入A溶液中10min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液10min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液2次。将涂膜后的PVDF放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入2g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化5h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PVDF杂化膜8。
实施例9
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PVDF杂化膜9的制备：
将PVDF浸入A溶液中10min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液10min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液3次。将涂膜后的PVDF放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入10g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化5h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PVDF杂化膜9。
实施例10
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PES杂化膜10的制备：
将PES浸入A溶液中8min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液8min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液1次。将涂膜后的PES放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入10g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化5h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PES杂化膜10。
实施例11
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PES杂化膜11的制备：
将PES浸入A溶液中10min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液10min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液2次。将涂膜后的PES放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入0.3g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化5h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PES杂化膜11。
实施例12
中空纤维超滤膜的预处理：与实施例1相同
sodalite/PES杂化膜12的制备：
将PES浸入A溶液中8min，取出放入50℃烘箱干燥5min，再浸入B溶液8min后，放入50℃烘箱干燥5min，重复涂覆A、B涂膜液3次。将涂膜后的PES放入100mL反应釜的中间部位，同时在反应釜底部放入5g H2O，在预先加热至100℃的烘箱中晶化5h。晶化结束后，用去离子水清洗样品之后放入50℃烘箱中烘干1h后得到sodalite/PES杂化膜12。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分子筛-有机杂化膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将中空纤维超滤膜用稀盐酸浸泡过夜，取出后烘干放入干燥器待用；
2)、将3.79g NaSiO3·9H2O、5g NaOH加入30g水中制成溶液A；将0.75gNaAlO2、5g NaOH加入30g水中制成溶液B；
3)、将1)中处理后的中空纤维超滤膜浸泡在溶液A中5min-30min，取出后将中空纤维超滤膜放入烘箱干燥，干燥后再将中空纤维超滤膜浸泡溶液B中5min-30min，取出后将中空纤维超滤膜放入烘箱干燥；
4)、重复步骤3)若干次后，将中空纤维超滤膜放入反应釜中，补充一定量的水并将反应釜放入烘箱在100℃下进行晶化。
2.如权利要求1所述的一种分子筛-有机杂化膜的制备方法，其特征在于，所述中空纤维超滤膜为聚偏氟乙烯或聚醚砜。
3.如权利要求1所述的一种分子筛-有机杂化膜的制备方法，其特征在于，重复步骤3)1～3次。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种分子筛-有机杂化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中向反应釜中补入0.1-10g的水，晶化时长为3-6h。
5.如权利要求4所述的一种分子筛-有机杂化膜的制备方法，其特征在于，中空纤维超滤膜的烘干采用50℃的烘箱进行烘干。
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