一种氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜及其制备方法和应用，属于分离膜技术领域；所述分离膜包括基膜和涂覆于基膜上的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离层；所述制备方法包括：向聚丙烯酸钠溶液中加入酸进行酸化后，加入氮丙啶进行交联，之后将所得氮丙啶交联聚丙烯酸钠溶液涂覆于基膜上，干燥后得到所述分离膜；本发明专利技术的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜具有良好的抗溶胀性、耐溶剂性、耐热性和机械性能；将其用于有机溶剂‑水混合体系渗透蒸发脱水，具有较好的通量和分离因子。

【技术实现步骤摘要】
一种氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜及其制备方法和应用
本专利技术属于分离膜
，具体涉及一种氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜及其制备方法和应用。
技术介绍
无水级有机溶剂在我国的工业化领域，如石油化工、精细化工医药化工日用化工和新能源等是必不可少的，因此对有机溶剂脱水就显得尤为重要。渗透汽化是新型的膜分离技术，具有节能、高效、操作简单、无二次污染、易与其它过程耦合的特点，在技术和经济上己经表现出了明显的优势。聚丙烯酸钠是一种电解质，由于亲水基团羧酸钠离子具有强烈的水合作用和对有机物的盐析效应，使这类膜材料有很好的分离性能，但是有机物或水对聚丙烯酸钠的溶胀会导致分离性能、耐热性能及机械性能下降，因此解决聚丙烯酸钠膜的溶胀性对于其性能的改进和推广应用具有重要意义。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜及其制备方法和应用，通过将聚丙烯酸钠高分子量上的羧酸钠部分酸化后，与氮丙啶发生交联，从而提高了聚丙烯酸钠膜的抗溶胀性、耐热性及机械性能。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术的技术方案之一：一种氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜，包括基膜和涂覆于基膜上的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离层。进一步地，所述氮丙啶交联聚丙烯酸钠的交联度为3～9％。进一步地，所述基膜为聚丙烯腈基膜。进一步地，所述分离层的厚度为1.1～1.5μm。氮丙啶交联剂是一类含氮杂环丙烷结构的化合物，其三元环结构张力强，活性高，常温下与部分酸化后的聚丙烯酸钠发生开环反应，生成不溶性的网状结构交联产物，可极大的提高聚丙烯酸钠膜的抗溶胀性和机械性能，提高膜的分离性能。本专利技术的技术方案之二：上述氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜的制备方法，包括以下步骤：向聚丙烯酸钠溶液中加入酸进行酸化后，加入氮丙啶进行交联，之后将所得氮丙啶交联聚丙烯酸钠溶液涂覆于基膜上，干燥后得到所述氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜。进一步地，所述聚丙烯酸钠溶液的浓度为1～2wt％。进一步地，所述酸为浓度为5wt％的稀盐酸。进一步地，所述交联在25～30℃下进行。进一步地，所述交联时间为4～5h。本专利技术的技术方案之三：上述氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜在有机溶剂脱水中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜具有良好的抗溶胀性、耐溶剂性、耐热性和机械性能；(2)本专利技术的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜用于有机溶剂-水混合体系渗透蒸发脱水，具有较好的通量和分离因子；(3)本专利技术的原料易得，制备过程简便可控，反应条件温和。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1～3制备得到的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜，对比例1制备得到的聚丙烯酸钠分离膜，对比例2制备得到的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜的溶胀性测试结果图；图2为实施例1～3制备得到的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜，对比例1制备得到的聚丙烯酸钠分离膜，对比例2制备得到的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜的TGA曲线。具体实施方式现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本专利技术的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本专利技术说明书和实施例仅是示例性的。关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。实施例1氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜的制备，包括以下步骤：(1)称取0.75g聚丙烯酸钠溶于49.25g去离子水中，搅拌，得到1.5wt％的聚丙烯酸钠溶液；(2)将0.5265g5wt％的稀盐酸加入步骤(1)所得的聚丙烯酸钠溶液中，使聚丙烯酸钠中9％的羧酸钠酸化为羧酸根；(3)在步骤(2)所得溶液中加入纯氮丙啶，使得聚丙烯酸钠与氮丙啶的摩尔比为100∶9，25℃下交联5小时，得到氮丙啶交联聚丙烯酸钠溶液；(4)将步骤(3)所得氮丙啶交联聚丙烯酸钠溶液作为分离层涂覆于聚丙烯腈基膜上，放置在温度为25℃，湿度为60％的恒温恒湿箱中干燥，使得分离层厚度为1.3μm，得到交联度为9％的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜，记为PAAS-A-9％(其中PAAS为聚丙烯酸钠，A代表氮丙啶，9％为交联度)。实施例2氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜的制备，步骤如下：(1)称取0.75g聚丙烯酸钠溶于49.25g去离子水中，搅拌，得到1.5wt％的聚丙烯酸钠溶液；(2)将0.3504g5wt％的稀盐酸加入步骤(1)所得的聚丙烯酸钠溶液中，使聚丙烯酸钠中6％的羧酸钠酸化为羧酸根；(3)在步骤(2)所得溶液中加入纯氮丙啶，使得聚丙烯酸钠与氮丙啶的摩尔比为100∶6，30℃下交联5小时，得到氮丙啶交联聚丙烯酸钠溶液；(4)将步骤(3)所得氮丙啶交联聚丙烯酸钠溶液作为分离层涂覆于聚丙烯腈基膜上，放置在温度为25℃，湿度为60％的恒温恒湿箱中干燥，使得分离层厚度为1.3μm，得到交联度为6％的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜，记为PAAS-A-6％。实施例3氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜的制备，包括以下步骤：(1)称取0.75g聚丙烯酸钠溶于74.25g去离子水中，搅拌，得到1wt％的聚丙烯酸钠溶液；(2)将0.1752g5wt％的稀盐酸加入步骤(1)所得的聚丙烯酸钠溶液中，使聚丙烯酸钠中3％的羧酸钠酸化为羧酸根；(3)在步骤(2)所得溶液中加入纯氮丙啶，使得聚丙烯酸钠与氮丙啶的摩尔比为100∶3，30℃下交联5小时，得到氮丙啶交联聚丙烯酸钠溶液；(4)将步骤(3)所得氮丙啶交联聚丙烯酸钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜，其特征在于，包括基膜和涂覆于基膜上的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离层。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜，其特征在于，包括基膜和涂覆于基膜上的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离层。


2.根据权利要求1所述的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜，其特征在于，所述氮丙啶交联聚丙烯酸钠的交联度为3～9％。


3.根据权利要求1所述的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜，其特征在于，所述基膜为聚丙烯腈基膜。


4.根据权利要求1所述的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜，其特征在于，所述分离层的厚度为1.1～1.5μm。


5.权利要求1～4任一项所述的氮丙啶交联聚丙烯酸钠分离膜的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高成云，郭敏，王浩豪，廖家友，卢静琼，吉学智，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14