一种壳聚糖／ＺＳＭ－５分子筛复合膜的制备方法，其步骤如下： ａ）铸膜液的配制：在２０～４０℃用冰醋酸和去离子水作溶剂溶解壳聚糖，制备得浓度为０．８～２．５ｗｔ％的壳聚糖铸膜液，其中冰醋酸在壳聚糖铸膜液中的浓度为２ｗｔ％； ｂ）向壳聚糖铸膜液中加入ＺＳＭ－５分子筛，其加入量为壳聚糖质量的５～２０％； ｃ）均匀搅拌溶液后脱泡； ｄ）用浇铸法在玻璃板上作膜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子分离膜技术，具体地说是一种渗透汽化分离甲醇/ 碳酸二甲酯共沸体系的壳聚糖/分子筛复合膜的制备方法。
技术介绍
io近些年来， 一种高效、节能、无污染，操作简单的渗透汽化 (pervaporation，简称PV)膜分离新技术得到迅速发展，该方法与传统的分离 方法相比，具有一次性分离程度高，过程简单，能耗低，无污染等特点。 而对于甲醇/碳酸二甲酯这种有机混合物的分离，目前国内外研究较少。美 国专利5292917公开了一种在草酸二甲酯存在下蒸馏甲醇/DMC的混合物15的萃取精馏方法。串联使用两根精馏柱以从甲醇种分离DMC，在第一根精 馏柱的顶端，甲醇被移走，而DMC/草酸二甲酯的混合物被填加进第二根 精馏柱，在第二根精馏柱中DMC从草酸二甲酯中分离出来。日本专利 06016596在1994年公开了一种有机溶剂如苯酚存在下，通过回流甲醇 /DMC混合物把DMC从甲醇中分离出来的方法。该方法把甲醇作为塔顶馏20 出物，而有机溶剂和DMC混合物作为塔底馏出物。日本专利06228026也公 开了一种甲醇和DMC混合物的萃取精馏方法，该方法是在一种从一组包括 苯甲醚的化合物中选出来的萃取剂存在下进行。NickeAndreas等人报道，在温度为40 13(TC，加料边压力为50 1000kPa渗透边压力^10kPa，在渗 透汽化状态下,可用等离子聚合制备的膜来分离甲醇/DMC混合物，当温度 t =50°C、加料边压力p产300kPa、渗透边压力p2〈2kPa、渗透流量0.5kg/(m2-h) 的情况下，渗透前组成DMC:甲醇-90:10，渗透后变为DMC:甲醇=8:92。5 Rautenbach Robert用小于1 nm厚的等离子体膜进行分离甲醇/DMC共沸物， 并对其选择性进行了研究，发现二甲基硅氧烷高分子膜，可分离甲醇/DMC 共沸物。2002年，WooymingWon等公开报道了壳聚糖膜对甲醇/DMC的渗 透分离性能。但这些研究主要是采用均质膜，膜的分离性能还有待提高， 无法达到工业应用要求的渗透性能。io 目前渗透汽化主要用的是有机膜，但也有人试图用复合膜以改进渗透汽化性能。如1988年以来，在聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜中搀杂沸石得到 的复合膜就引起了人们的注意。这种膜用于渗透汽化分离水/醇时，选择性 增加，膜的溶胀性减小。1995年Vankelecom等人在文献(Journal of Physical Chemistry, 1995， 99, 13193)中报道了在分离小分子醇如013011和1120时，15 疏水性沸石的孔洞为醇提供了一个快速扩散的通道，而水则几乎被这些孔 完全排斥；对于大分子醇，通过聚合物的迁移更为重要，因为通过沸石孔 的扩散太慢。Chandak同样在PDMS膜中搀杂沸石分子筛，发现极性溶剂 如CH3CH2OH在复合膜中的溶解系数比在纯PDMS中大，非极性的溶剂 l，l,l-三氯乙垸和三氯乙烯的溶解度系数变化不很明显。20
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于分离甲醇/碳酸二甲酯(DMC)共沸物的壳聚糖(CS)/分子筛(ZSM-5型)复合膜的制备方法。 为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为用浇铸的方法制备了 CS/ZSM-5复合膜，该膜具有较高的机械强度， 它不但集中了有机膜和无机膜各自的优点，弥补了它们的缺陷，而且还具 5有单一膜材原先没有的综合性能，因此该复合膜渗透汽化分离甲醇/DMC 混合物具有较大的渗透通量和分离系数，具有很好的渗透汽化分离性能。具体地说，本专利技术的制备方法其步骤如下a) 铸膜液的配制在20 4(TC用冰醋酸和去离子水作溶剂溶解壳聚 糖，制备得浓度为0.8 2.5wt。/。的壳聚糖铸膜液，其中冰醋酸在壳聚糖铸io 膜液中的浓度为2wt。/。；b) 向壳聚糖铸膜液中加入一定量的ZSM-5分子筛；C)均匀搅拌溶液后脱泡；d)用浇铸法在玻璃板上作膜。所述的制备方法，其中步骤a中壳聚糖分子量为200,000 500,000， 15脱乙酰度为75°/。 85%。所述的制备方法，其中步骤b中ZSM-5分子筛的加入量分别为壳聚 糖质量的5 20%。所述的制备方法，其中步骤c中铸膜液混合均匀搅拌，真空脱泡。 本专利技术具有如下优点 20 1.本专利技术选用CS作为膜材料，价格低廉，没有污染，无毒，而且CS是一种天然高分子材料，含有反应活性较强的羟基和游离氨基，能溶 于稀醋酸溶液，易于成膜，易反应改性。2.本专利技术用浇铸的方法制备了 CS/ZSM-5复合膜，它不但集中了有机 膜和无机膜各自的优点，弥补了它们的缺陷，而且还具有单一膜材原先没 有的综合性能，因此该复合膜渗透汽化分离甲醇/DMC混合物具有较大的 渗透通量和分离系数，具有很好的渗透汽化分离性能。 5 3.本专利技术的CS/ZSM-5复合膜具有较高的机械强度，渗透汽化分离甲醇/DMC共沸物，具有比壳聚糖均质膜更大的渗透汽化分离指数(PSI值)。4.本专利技术用膜法渗透汽化分离甲醇/DMC共沸物，得到一次性分离效 率高，渗透通量大，与传统的精馏分离方法相比，能耗低，过程简单，无 污染。10附图说明附图1为利用本专利技术壳聚糖/ZSM-5分子筛复合膜进行渗透汽化分离 甲醇/DMC体系的装置流程图。15 具体实施例方式在后述的实施例中，采用图l所示的装置，利用CS/ZSM-5复合膜进 行渗透汽化分离甲醇/DMC共沸物，其装置使用不锈钢渗透池，膜支撑在 烧结不锈钢多孔板上，有效膜面积为13.85cm2。甲醇/DMC料液通过高压 循环泵4在料液槽2和渗透池5之间循环，在料液槽加热料液l、 3，当料20 液达到预定温度后，开启真空泵8，真空表6显示膜下游侧的真空度，经 渗透l 4h达到稳态，进行测试。由于与料液相比，渗透量小于1%，料 液浓度变化不大。渗透物通过膜，在膜后侧汽化后，被真空泵8抽出，渗 透物用液氮冷凝并通过冷阱7收集，准确称量收集的渗透液重量。采用上海天美GC7890II气相色谱仪分析原料及渗透液组成。膜的渗透汽化性能 评价由下式得出液体渗透通量(力「渗透液质量&)膜面积(m"x时间(/z)分离系数(Q) = ( ^sOH / ^MC^/ " MeOH 7 A DMC ，式中-XMeOT为原料侧甲醇的质量分数；^DMC为原料侧碳酸二甲酯的质量分数；rMe0H为渗透侧甲醇的质量分数； io 1^Mc:为渗透侧碳酸二甲酯的质量分数；评价膜生产能力的渗透汽化分离指数PSI值按下式计算i557 =x (a - 1)以下结合实施例详述本专利技术。 实施例115 精确称取1.5gCS (分子量200,000，脱乙酰度75% 85%)在25。C下溶解于2%的醋酸水溶液中，均匀搅拌，配成1.5wt。/。的CS溶液。将0.013g (膜中CS质量的5%) ZSM-5分子筛，加入已称取好的17gl.5wt。/。的CS 溶液中，搅拌待溶液均匀澄清后，进行抽真空脱泡，然后将该铸膜液倒入 洁净的玻璃板上，待溶剂挥发后，将膜从玻璃板上揭下，得到含5。/。ZSM-5 20分子筛的CS/ZSM-5复合膜。该膜进行渗透汽化分离甲醇/DMC共沸物(甲醇70wt%, DMC30wt%)， 原料侧保持常压，渗透侧抽真空，下游侧压力〈2kPa本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹义鸣，刘兵兵，刘健辉，袁权，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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