一种用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜制备炭分子筛膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜制备炭分子筛膜的方法，其特征在于以价格低廉的废旧芳香族聚酰胺反渗透膜为原料，进行超声清洗、阴干、置于石墨板间保存压平，采用粘合剂和孔径控制剂混合物使两片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜紧密粘合，进行炭化，通过控制粘合剂和孔径控制剂的加入量以及炭化条件，制备具有不同平均孔径和孔径分布、孔隙结构发达、分离性能好的炭分子筛膜。本发明专利技术解决了炭分子筛膜制备成本较高、工艺复杂、有机溶剂污染等问题，提供了一种成本低、生产工艺简单、易于工业化、无污染的炭分子筛膜的制备方法，可用于制备不同分离要求的炭分子筛膜，同时也解决了废旧芳香族聚酰胺反渗透膜的固废污染问题。

A method of preparation of carbon molecular sieve membrane with waste aromatic polyamide reverse osmosis membrane

【技术实现步骤摘要】
一种用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜制备炭分子筛膜的方法
：本专利技术涉及一种炭分子筛膜的制备方法，尤其涉及一种用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜制备炭分子筛膜的方法，属于新材料

技术介绍
：近年来，反渗透过滤技术因其具有常温、无相变、能耗低、占地面积小、无环境污染、适用水质广等优点，自问世以来就备受业界青睐，得到了快速的发展，特别是近年来在水资源严重缺乏，水污染、环境污染严重，污水处理、水质净化等迫切需要及政府政策支持的情况下，反渗透技术得到了高速发展，被广泛应用于锅炉补给水、工业纯水、海水淡化、市政给水与污水处理领域，在石油、电力、冶金、化工、电子、制药、食品等多个工业行业中也得到充分发展,成为重要的高效节能工程操作单元，实现可持续发展战略的重要组成部分。全球每年生产的反渗透膜元件有数亿支,中国反渗透膜市场需求广，初步统计，消纳量约占全球10%，且在逐年上升，据业内人士分析预测，我国膜市场需求将以每年20%左右的速度递增。然而反渗透膜在分离过程中,容易被污染或机械损伤，造成其去除率和产水量的大幅度下降,导致无法发挥正常效能，其使用寿命一般是2-3年左右，属于易耗品。因此，国内每年约有数百万支膜元件因性能下降而被废弃，且随着反渗透市场的不断壮大，这一数据在不断的被刷新。这些废弃的反渗透膜因其材料几乎不可在自然条件下被降解，若处置不当，不仅污染了环境也浪费了资源。如何处置这数量庞大的废旧反渗透膜成为业界的一大难题。目前，对于废弃反渗透膜常见的处理方式有两种，一是作为固废垃圾处置，这种方法不仅增加了环境压力，增加了废弃物处理成本，同时也浪费了资源；二是小部分再生利用，目前市面上也出现有不少收售二手膜的单位或个人，值得注意的是，再生膜行业经常出现以旧冲新、以次充好的不道德行为，而且再生后的反渗透膜使用寿命短，最终还得作为固废垃圾处置，这两种处理方法都存在非常明显的缺点。废旧芳香族聚酰胺反渗透膜，由于残炭量高，是制备炭分子筛的优良前驱体，实现废旧芳香族聚酰胺反渗透膜的资源再利用制备炭分子筛，不仅减少了废旧反渗透膜的数量，降低了废旧反渗透膜的处理成本，是一种有效的处理方式，同时也符合国家关于废弃物资源化的政策要求，因此，废弃反渗透膜的出路关键在资源再利用。目前，炭分子筛膜的生产大都采用溶剂法制备前驱体膜，这种方法都需要昂贵的溶剂做原料，通过高温过程来蒸发溶剂制备高分子膜，这种方法无论从资源或能源方面都是非常浪费的。专利技术者首次采用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜制备了具有纳微孔道的炭分子筛膜。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种成本低、生产工艺简单、易于工业化的用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜制备炭分子筛膜的方法，其制备的炭分子筛膜机械强度高、孔隙结构发达、分离性能好。本专利技术的目的可以通过如下措施来达到：(1)废旧芳香族聚酰胺反渗透膜的清洗和保存：将废旧芳香族聚酰胺反渗透膜采用超声方法清洗，洗去其表面粘附的杂质如水垢、微生物等，然后将洗好的废旧芳香族聚酰胺反渗透膜在常温下阴干，并置于两块石墨板之间保存至少24小时，压平。(2)常温下将孔径控制剂与粘合剂放入混料器混合均匀，粘合剂则要求具有较强的粘结力和一定程度的可塑性，优选为环氧树脂胶、聚酯树脂胶、聚硅烷基树脂胶等高分子聚合物作为粘合剂，粘合剂的加入量优选为混合物总质量的85%～99%，孔径控制剂优选为沸石、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、磁性氧化铁的一种或一种以上的混合物，，将粘合剂和孔径控制剂的混合物均匀平整的涂在从石墨板间取出的一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜的表面，从石墨板间取出另一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜粘在其上面；再将两片粘合的废旧芳香族聚酰胺反渗透膜放入无版缝膜压机内，控制成型压力在0.5～1.0Mpa之间，使两片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜紧密粘合在一起，并让其在真空干燥箱中60℃下干燥10小时。（3）将粘合、干燥好的废旧芳香族聚酰胺反渗透膜放入炭化炉中，在惰性气体保护下以一定的升温速率进行炭化处理后便制备出所需的炭分子筛膜。优选的，其中惰性气体选用氮气、氩气的其中一种，升温速率一般控制在1～5℃/min，炭化终温通常选择为400～900℃，并在此温度下恒温60～240min。本专利技术同已有技术相比可产生如下积极效果：申请人通过大量的调查和实验研究，采用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜制备具有高价值的炭分子筛膜，其具有如下优点：(1)采用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜为前驱体材料制备的炭分子筛膜不仅生产成本低，可有效利用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜，而且还具有较高的孔隙率和通量，孔隙结构均匀、机械强度高。(2)炭分子筛膜的平均孔径和孔径分布易于控制。本专利技术通过改变孔径控制剂和粘合剂的种类、加入量以及炭化条件可制备出用于不同分离要求的炭分子筛膜。(3)制备的炭分子筛膜孔隙率高，机械强度大，而且表面光滑无缺陷。具体实施方式：下面对本专利技术的具体实施方式做详细说明：实施例1：将两片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜超声清洗，洗去其表面粘附的杂质，在常温下阴干，放置于两块石墨板之间保存48小时，压平。分别称取99g聚硅烷树脂和1gMCM41沸石放入混料器中混合均匀，将聚硅烷树脂和MCM41沸石的混合物均匀平整的涂在从石墨板间取出的一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜的表面，从石墨板间取出另一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜粘在其上面；再将两片粘合的废旧芳香族聚酰胺反渗透膜放入无版缝膜压机内，控制成型压力在0.8MPa，使两片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜紧密粘合在一起，并让其在真空干燥箱中60℃下干燥10小时后，放入炭化炉中，在氩气保护下，以1℃/min的升温速率升至400℃并恒温240min，待其冷却到50℃以下便可取出。经过测试，炭分子筛膜的平均孔径为2.0-3.0nm，孔隙率为72%。在20℃，0.1-0.5Mpa下对分散染料的截留率为86%。实施例2：将两片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜超声清洗，洗去其表面粘附的杂质，在常温下阴干，放置于两块石墨板之间保存48小时，压平。分别称取90g环氧树脂胶和10g纳米二氧化硅放入混料器中混合均匀，将环氧树脂胶和纳米二氧化硅的混合物均匀平整的涂在从石墨板间取出的一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜的表面，从石墨板间取出另一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜粘在其上面；再将两片粘合的废旧芳香族聚酰胺反渗透膜放入无版缝膜压机内，控制成型压力在0.5MPa，使两片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜紧密粘合在一起，并让其在真空干燥箱中60℃下干燥10小时，放入炭化炉中，在氩气保护下，以2℃/min的升温速率升至700℃并恒温120min，待其冷却到50℃以下便可取出。经过测试，炭分子筛膜的平均孔径为1.0-3.0nm，孔隙率为78%。在20℃，0.1-0.5Mpa下对分散染料的截留率为90%。实施例3：将两片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜超声清洗，洗去其表面粘附的杂质，在常温下阴干，放置于两块石墨板之间保存24小时，压平。分别称取85g聚酯树脂胶和5gZSM5沸石、5g纳米二氧化钛、5g磁性氧化铁放入混料器中混合均匀，将聚酯树脂胶和ZSM5沸石和纳米二氧化钛和磁性氧化铁的混合物均匀平整的涂在从石墨板间取出的一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜的表面，从石墨板间取出另一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜粘在其上面；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜制备炭分子筛膜的方法，其特征在于其包括如下步骤：(1) 先将废旧芳香族聚酰胺反渗透膜进行超声清洗，洗去其表面粘附的杂质，然后将其在常温下阴干，并置于两块石墨板之间保存至少24小时，压平；(2) 常温下将粘合剂和孔径控制剂放置于混料器中，使其混合均匀；(3) 从石墨板间取出一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜，将粘合剂和孔径控制剂的混合物均匀平整的涂在废旧芳香族聚酰胺反渗透膜的表面，取另一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜粘在其上面；再将两片粘合的废旧芳香族聚酰胺反渗透膜放入无版缝膜压机内，控制成型压力在0.5～1.0 Mpa之间，使两片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜紧密粘合在一起，并让其在真空干燥箱中60℃下干燥10小时；(4) 将粘合、干燥好的废旧芳香族聚酰胺反渗透膜放入炭化炉中，在惰性气体保护下升温炭化得到炭分子筛膜。

【技术特征摘要】
1.一种用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜制备炭分子筛膜的方法，其特征在于其包括如下步骤：(1)先将废旧芳香族聚酰胺反渗透膜进行超声清洗，洗去其表面粘附的杂质，然后将其在常温下阴干，并置于两块石墨板之间保存至少24小时，压平；(2)常温下将粘合剂和孔径控制剂放置于混料器中，使其混合均匀；(3)从石墨板间取出一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜，将粘合剂和孔径控制剂的混合物均匀平整的涂在废旧芳香族聚酰胺反渗透膜的表面，取另一片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜粘在其上面；再将两片粘合的废旧芳香族聚酰胺反渗透膜放入无版缝膜压机内，控制成型压力在0.5～1.0Mpa之间，使两片废旧芳香族聚酰胺反渗透膜紧密粘合在一起，并让其在真空干燥箱中60℃下干燥10小时；(4)将粘合、干燥好的废旧芳香族聚酰胺反渗透膜放入炭化炉中，在惰性气体保护下升温炭化得到炭分子筛膜。2.根据权利要求1所述的一种用废旧芳香族聚酰胺反渗透膜制备炭分子筛膜的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢彻，
申请(专利权)人：邢彻，
类型：发明
国别省市：山东,37