一种改性分离膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性分离膜，包括β‑环糊精聚合物和聚氨酯基础膜，所述β‑环糊精聚合物占所述聚氨酯基础膜质量的0.1％～40％，所述β‑环糊精聚合物由四氟对苯二腈对β‑环糊精中的仲羟基氢进行取代得到，所述取代的摩尔比率为(1～2)/14。本发明专利技术提供的改性分离膜对于水中酚类化合物具有较好的分离性能。此外，本发明专利技术提供了所述改性分离膜的制备方法，将聚氨酯、β‑环糊精聚合物和有机溶剂混合，得到铸膜液；将所述铸膜液成膜后凝固、干燥，得到改性分离膜。本发明专利技术提供的改性分离膜的制备方法操作简单，条件温和，有工业化应用的潜力和价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及渗透汽化膜分离
，特别涉及一种改性分离膜及其制备方法和应用。
技术介绍
酚类化合物为原生质毒物，属高毒物质，能够与细胞原浆中的蛋白质发生化学反应，可经皮肤粘膜、呼吸道及消化道进入体内，低浓度时使细胞变性，可引起蓄积性慢性中毒；高浓度时使蛋白质凝固，可引起急性中毒以致昏迷死亡。环境中的酚污染主要指酚类化合物对水体的污染，含酚废水是当今世界上危害大、污染范围广的工业废水之一，是环境中水污染的重要来源。在许多工业领域诸如煤气、焦化、炼油、冶金、机械制造、玻璃、石油化工、木材纤维、化学有机合成工业、塑料、医药、农药、油漆等工业排出的废水中均含有酚类化合物。这些含酚废水若不经处理直接排放、灌溉农田，会严重污染大气、水、土壤和食品。如，水中含低浓度(0.1～0.2mg/L)酚类化合物时，可使鱼肉有异味；高浓度(>5mg/L)时则造成鱼类中毒死亡。目前，对于含酚废水常规的处理方式之一是采用渗透汽化脱酚膜，渗透汽化脱酚膜材料主要有聚氨酯(PU)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚醚酰胺(PEBA)等。PU具有良好的柔韧性、热稳定性，且具有良好的成膜和耐化学性，能够提供用于促进有机扩散的软链段和用于增强机械强度的刚性硬链段。为了进一步提高PU膜的分离性能，通常需要对其进行改性处理。现有技术中对PU膜的改性主要集中在用活性炭、沸石分子筛等与其进行填充和交联上，但是采用该方法对PU膜进行改性后，得到的改性分离膜对于酚类化合物的分离效果并没有明显提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性分离膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的改性分离膜对于水中酚类化合物具有较好的分离性能。本专利技术提供了一种改性分离膜，包括β-环糊精聚合物和聚氨酯，所述β-环糊精聚合物占所述聚氨酯质量的0.1％～40％，所述β-环糊精聚合物由四氟对苯二腈对β-环糊精中的仲羟基氢进行取代得到，所述取代的摩尔比率为(1～2)/14。优选的，所述改性分离膜的厚度为60～150μm。本专利技术提供了上述技术方案所述改性分离膜的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯、β-环糊精聚合物和有机溶剂混合，得到铸膜液；将所述铸膜液成膜后凝固、干燥，得到改性分离膜。优选的，所述聚氨酯、β-环糊精聚合物和有机溶剂的质量比为100(0.1～30)：(800～1000)。优选的，所述有机溶剂为非质子性极性溶剂。优选的，所述凝固在红外加热的条件下进行。优选的，所述干燥包括初次干燥和二次干燥。优选的，所述初次干燥的温度为75～85℃；时间为4～6h。优选的，所述二次干燥的温度为140～160℃；时间为4～6h。本专利技术提供了上述技术方案所述改性分离膜或上述技术方案所述方法制备得到的改性分离膜在分离水中酚类化合物中的应用。本专利技术提供了一种改性分离膜，包括β-环糊精聚合物和聚氨酯，所述β-环糊精聚合物占所述聚氨酯质量的0.1％～40％，所述β-环糊精聚合物由四氟对苯二腈对β-环糊精中的仲羟基氢进行取代得到，所述取代的摩尔比率为(1～2)/14。本专利技术采用β-环糊精聚合物对聚氨酯分离膜进行改性，得到的改性分离膜对于水中酚类化合物具有较好的分离性能，如操作温度为70℃时，本专利技术提供的改性分离膜的渗透通量为13.06～17.74kg·μm·m-2·h-1，分离因子为5.02～6.96；在操作温度为40～80℃时，本专利技术提供的改性分离膜的渗透分离指数(PSI)为8.49～151.72kg·μm·m-2·h-1，均高于相同操作温度下对比例中PU基础膜的渗透分离指数，因此，综合考虑分离膜的渗透通量和分离因子，本专利技术提供的改性分离膜具有较好的分离性能；同时，本专利技术提供的改性分离膜在较宽操作温度范围下能够保持较好的分离性能。此外，本专利技术提供了所述改性分离膜的制备方法，将聚氨酯、β-环糊精聚合物和有机溶剂混合，得到铸膜液；将所述铸膜液成膜后凝固、干燥，得到改性分离膜。本专利技术提供的改性分离膜的制备方法操作简单，条件温和，有工业化应用的潜力和价值。附图说明图1为本专利技术实施例3、实施例5、实施例7制备的CDP改性PU分离膜和对比例1制备的PU基础膜的红外光谱图；图2为本专利技术实施例2～5、7、8制备的CDP改性PU分离膜和对比例1制备的PU基础膜的溶胀度图。具体实施方式本专利技术提供了一种改性分离膜，包括β-环糊精聚合物和聚氨酯，所述β-环糊精聚合物占所述聚氨酯质量的0.1％～40％，所述β-环糊精聚合物由四氟对苯二腈对β-环糊精中的仲羟基氢进行取代得到，所述取代的摩尔比率为(1～2)/14。本专利技术采用β-环糊精聚合物对聚氨酯分离膜进行改性，得到的改性分离膜对于水中酚类化合物具有较好的分离性能。在本专利技术中，所述β-环糊精聚合物(CDP)占所述聚氨酯质量的0.1％～40％，优选为1％～30％，更优选为5％～20％，最优选为10％～15％。在本专利技术中，所述CDP优选按照以下方法制备得到：将β-环糊精、四氟对苯二腈、氢氧化钠和水混合，在搅拌条件下进行反应；将反应结束后得到的物料与水混合，得到悬浮液，固液分离；将过滤后得到的固体依次浸润在水、四氢呋喃和二氯甲烷中；将浸润后的固体进行干燥，得到CDP。本专利技术将β-环糊精、四氟对苯二腈、氢氧化钠和水混合，在搅拌条件下进行反应。在本专利技术中，所述β-环糊精、四氟对苯二腈、氢氧化钠和水的质量比优选为1∶(0.9～1.1)∶(0.2～0.3)∶(0.7～0.8)。本专利技术对于所述水的种类或来源没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的水即可。在本专利技术的实施例中，具体采用去离子水。本专利技术对于反应所采用的反应容器没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的反应容器即可。本专利技术优选采用闪烁瓶作为反应容器。在本专利技术中，所述搅拌速率优选为450～550rmp。本专利技术对于所述搅拌所采用的方式没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的搅拌方式即可。本专利技术优选采用磁力搅拌。在本专利技术中，所述反应的温度优选为80～90℃，更优选为83～87℃；所述反应的时间优选为50～70min，更优选为55～65min。反应结束后，本专利技术将反应结束后得到的物料与水混合，得到悬浮液，固液分离。在本专利技术中，所述反应结束后得到的物料与水的质量比优选为4.11∶(20～30)，更优选为4.11∶(23～27)。本专利技术对于所述水的种类或来源没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的水即可。在本专利技术的实施例中，具体采用去离子水。本专利技术对于所述固液分离的方式没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的固液分离的方式即可。本专利技术优选将所述悬浮液过滤，实现固液分离。完成所述固液分离后，本专利技术将固液分离后得到的固体依次浸润在水、四氢呋喃和二氯甲烷中。在本专利技术中，所述固液分离后得到的固体与水、四氢呋喃和二氯甲烷的质量比优选为4.11∶(30～40)∶(40～50)∶(20～35)，更优选为4.11∶(33～37)∶(43～47)∶(25～30)。在本专利技术中，将所述固液分离后得到的固体依次浸润在水、四氢呋喃和二氯甲烷中的时间分别优选为10～20min、25～35min和10～20min。完成所述浸润后，本专利技术将浸润后的固体进行干燥，得到CDP。完成所述浸润后，本专利技术优选将浸润后得到的物料过滤，然后将过滤后得到的固体进行干燥，得到CD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性分离膜，包括β‑环糊精聚合物和聚氨酯，所述β‑环糊精聚合物占所述聚氨酯质量的0.1％～40％，所述β‑环糊精聚合物由四氟对苯二腈对β‑环糊精中的仲羟基氢进行取代得到，所述取代的摩尔比率为(1～2)/14。

【技术特征摘要】
1.一种改性分离膜，包括β-环糊精聚合物和聚氨酯，所述β-环糊精聚合物占所述聚氨酯质量的0.1％～40％，所述β-环糊精聚合物由四氟对苯二腈对β-环糊精中的仲羟基氢进行取代得到，所述取代的摩尔比率为(1～2)/14。2.根据权利要求1所述的改性分离膜，其特征在于，所述改性分离膜的厚度为60～150μm。3.权利要求1或2所述改性分离膜的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯、β-环糊精聚合物和有机溶剂混合，得到铸膜液；将所述铸膜液成膜后凝固、干燥，得到改性分离膜。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯、β-环糊精聚合物和有机溶剂的质量比为100∶(...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶宏，宋伟伟，李盈盈，宋博宇，张忠国，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：北京;11