首页 > 专利 > 泰州九润环保科技有限公司 > 一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜及其制备方法专利详情

一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜及其制备方法   0    0

实质审查 查看PDF
专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2022-03-01
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2022-09-16
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2042-03-01
基本信息
有效性 实质审查 专利类型 发明专利
申请号 CN202210193431.9 申请日 2022-03-01
公开/公告号 CN114950153A 公开/公告日 2022-08-30
授权日 预估到期日 2042-03-01
申请年 2022年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 B01D69/12B01D71/34B01D71/52B01D67/00D06N3/00D06N3/04 主分类号 B01D69/12
是否联合申请 独立申请 文献类型号 A
独权数量 1 从权数量 8
权利要求数量 9 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 99 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 泰州九润环保科技有限公司 当前专利权人 泰州九润环保科技有限公司
发明人 朱轶宁、仲超、徐卿 第一发明人 朱轶宁
地址 江苏省泰州市高港区永安洲镇新街社区新福路58号 邮编 225300
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省泰州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
南京禾祁专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
孟捷
摘要
本申请涉及一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜及其制备方法,通过在PEG膜层的混合溶液中添加碳酸氢钙,利用碳酸氢钙的PEG的交联成膜温度范围内的分解反应,形成纳米碳酸钙无机粒子和二氧化碳气体,以便于PEG膜层中得到亚纳米孔隙结构。并配合在PVDF层和/或PEG层中的无机纳米粒子,提升整个符合膜层的渗透性和选择性。最终,在55℃下,对于浓度为400ppm噻吩/正辛烷溶液,高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的渗透通量高达3.61Kg/m2*h,富硫因子高达19.63。
  • 摘要附图
    一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-09-16 实质审查的生效 IPC(主分类): B01D 69/12 专利申请号: 202210193431.9 申请日: 2022.03.01
2 2022-08-30 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤(A)、PVDF底膜的制备:
将聚偏氟乙烯溶于有机溶剂中,得到质量百分比浓度为10‑15%的溶液,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中2‑5h,取出晾干,即得到PVDF底膜;
步骤(B)、PEG/PVDF复合膜的制备:
将聚乙二醇、碳酸氢钙、交联剂、催化剂、乙醇、去离子水按照质量比100:(0.5‑5):
(0.5‑1):(0.02‑0.1):(50‑70):(50‑70)配制成混合溶液,搅拌均匀后,将混合溶液刮涂在步骤(A)得到的PVDF底膜表面,在80‑110℃下交联成膜3‑6小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜。

2.如权利要求1所述的一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基乙酰胺中的一种;和/或所述PVDF底膜的厚度为30‑55um;和/或所述交联剂为马来酸酐、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6‑己二异氰酸酯中的任意一种;和/或所述催化剂为三甲胺、三乙胺、二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡中的任意一种;和/或所述PEG的分子量为50000‑400000;和/或所述PEG膜层的厚度为20‑36um。

3.如权利要求1所述的一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(A)替换为步骤(C),
步骤(C)、PVDF底膜的制备:
将聚偏氟乙烯和无机粒子分散于有机溶剂中,聚偏氟乙烯、无机粒子、有机溶剂的质量比为(10‑15):(1‑3):(82‑89),经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中2‑5h,取出晾干,即得到PVDF底膜。

4.如权利要求3所述的一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的制备方法,其特征在于,步骤(C)中,所述无机粒子选自硝酸锌、氧化锌、氢氧化锌、氧化锆中的任意一种;和/或所述有机溶剂选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基乙酰胺中的一种;和/或所述PVDF底膜的厚度为30‑55um。

5.如权利要求1或3所述的一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(B)替换为步骤(D),
步骤(D)、PEG/PVDF复合膜的制备:
将聚乙二醇、有机配体、金属盐、碳酸氢钙、交联剂、催化剂、乙醇、去离子水按照质量比
100:(3‑5):(0.5‑1):(0.5‑2):(0.5‑1):(0.02‑0.1):(50‑70):(50‑70)配制成混合溶液,搅拌均匀后,将混合溶液刮涂在步骤(A)或步骤(C)得到的PVDF底膜表面,在80‑110℃下交联成膜3‑6小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜。

6.如权利要求5所述的一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的制备方法,其特征在于,所述有机配体选自2‑甲基咪唑、苯并咪唑、2‑乙基咪唑、4,4‑联吡啶中的一种或多种;和/或所述金属盐选自硝酸锌、氯化锆中的一种。

7.一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜,其特征在于,由权利要求1‑6任一项所述的一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的制备方法制得。

8.如权利要求7所述的一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜,其特征在于,在55℃下,对于浓度为400ppm噻吩/正辛烷溶液,渗透通量不低于3.03Kg/m2*h,且富硫因子不低于12.38。

9.如权利要求8所述的一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜,其特征在于,在55℃下,对于浓度为400ppm噻吩/正辛烷溶液,所述高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的渗透通量高达3.61Kg/m2*h,富硫因子高达19.63。
说明书

技术领域

[0001] 本申请涉及膜分离技术领域,具体涉及一种高通量 PEG/PVDF复合脱硫膜及其制备方法。

背景技术

[0002] 汽油是工业社会最重要的燃料,同时,汽油的燃烧产物也是空气中的硫氧化物最直接的污染来源。为了保护环境,生产超低硫含量的清洁汽油已成为世界范围内的重要课题。
[0003] 生产超低硫含量的清洁汽油主要有化学和物理两大类方法。FCC(fluid catalytic cracking,流化催化裂化) 属于化学类方法,这类方法的成本高,操作条件严格,会损失较多的辛烷值,还需复杂的后续处理,工序繁杂。渗透汽化法属于物理类方法,具有环境友好、成本低、辛烷值损失小等优点。渗透汽化法不需要对原料进行额外的预处理,不会产生化学反应,也没有硫化氢副产物。
[0004] 目前,用于渗透汽化的脱硫膜主要包括聚二甲基硅氧烷 PDMS、聚乙二醇PEG、乙基纤维素EC、聚醚嵌段酰胺PEBAX、聚氨基甲酸酯PU、聚酰亚胺PI等有机膜。但是,有机膜的渗透通量和富硫因子容易呈现此消彼长(Trade‑off)的趋势,不能得到兼具高渗透通量和富硫因子的脱硫膜。
[0005] 特别是PEG膜,具有很高的富硫因子,但是,其渗透通量却很低,使得这种具有潜在高脱硫性能的PEG膜难以在产业上应用。
[0006] 因此,本申请旨在提供一种兼具高富硫因子和高渗透通量的PEG基脱硫膜。

发明内容

[0007] 为了解决现有的PEG脱硫膜所存在的问题,本申请,对 PEG膜的制备工艺进行改进,在维持PEG膜原有的高富硫因子的基础上,增强PEG复合膜的渗透通量,以提高脱硫效率,为PEG复合膜的产业应用提供支持。
[0008] 一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的制备方法,包括以下步骤:
[0009] 步骤(A)、PVDF底膜的制备:
[0010] 将聚偏氟乙烯溶于有机溶剂中,得到质量百分比浓度为 10‑15%的溶液,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF 底膜的无纺布浸入乙醇中2‑5h,取出晾干,即得到PVDF底膜。
[0011] 步骤(B)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0012] 将聚乙二醇、碳酸氢钙、交联剂、催化剂、乙醇、去离子水按照质量比100:(0.5‑5):(0.5‑1):(0.02‑0.1): (50‑70):(50‑70)配制成混合溶液,搅拌均匀后,将混合溶液刮涂在步骤(A)得到的PVDF底膜表面,在80‑110℃下交联成膜3‑6小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜。
[0013] 在上述制备方法中,通过在PEG膜层的混合溶液中添加碳酸氢钙,利用碳酸氢钙的PEG的交联成膜温度范围内的分解反应,形成纳米碳酸钙无机粒子和二氧化碳气体,以便于PEG膜层中得到亚纳米孔隙结构。其中,利用溶解在混合溶液中的碳酸氢钙原位分解形成碳酸钙,可以保证形成的碳酸钙的分散均匀性和纳米粒度,避免无机纳米粒子的团聚。碳酸钙不具有水溶性,也不溶于乙醇,且碳酸钙纳米粒子与PEG 之间也互不相容,使得PEG交联成膜过程中容易形成界面孔,进而可以改善PEG膜的渗透通量。碳酸氢钙原位分解过程中形成的二氧化碳气体分子有利于液态PEG与固态碳酸钙之间形成界面孔。
[0014] 进一步地,步骤(A)中,所述有机溶剂选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基乙酰胺中的一种。
[0015] 进一步地,步骤(A)中,所述PVDF底膜的厚度为30‑55um。
[0016] 进一步地,步骤(B)中,所述交联剂为马来酸酐、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6‑己二异氰酸酯中的任意一种;所述催化剂为三甲胺、三乙胺、二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡中的任意一种;所述PEG的分子量为50000‑400000;所述PEG膜层的厚度为20‑36um。
[0017] 进一步地,所述步骤(A)PVDF底膜的制备可替换为如下步骤(C)。
[0018] 步骤(C)、PVDF底膜的制备:
[0019] 将聚偏氟乙烯和无机粒子分散于有机溶剂中,聚偏氟乙烯、无机粒子、有机溶剂的质量比为(10‑15):(1‑3):(82‑89),经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中2‑5h,取出晾干,即得到PVDF底膜。
[0020] 进一步地,步骤(C)中,所述无机粒子选自硝酸锌、氧化锌、氢氧化锌、氧化锆中的任意一种;所述有机溶剂选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、N‑甲基吡咯烷酮、 N,N‑二甲基乙酰胺中的一种;所述PVDF底膜的厚度为 30‑55um。
[0021] 在上述制备方法中,通过将无机粒子嵌入聚偏氟乙烯膜层中,提高膜层的选择性和渗透通量。
[0022] 最优选地,所述步骤(B)可替换为如下步骤(D)。
[0023] 步骤(D)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0024] 将聚乙二醇、有机配体、金属盐、碳酸氢钙、交联剂、催化剂、乙醇、去离子水按照质量比100:(3‑5):(0.5‑1): (0.5‑2):(0.5‑1):(0.02‑0.1):(50‑70):(50‑70) 配制成混合溶液,搅拌均匀后,将混合溶液刮涂在步骤(A) 或步骤(C)得到的PVDF底膜表面,在80‑110℃下交联成膜 3‑6小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF 复合膜。
[0025] 进一步地,所述有机配体选自2‑甲基咪唑、苯并咪唑、 2‑乙基咪唑、4,4‑联吡啶中的一种或多种;所述金属盐选自硝酸锌、氯化锆中的一种。
[0026] 在上述制备方法中,通过将形成MOFs的金属盐和有机配体添加到PEG交联成膜用混合溶液,利用MOFs提高PEG 膜的渗透通量和选择性。同时,由于碳酸氢钙在PEG交联成膜的过程中原位分解形成二氧化碳气体分子,可以减缓PEG 在交联成膜过程中对MOFs表面的孔洞或孔道的覆盖,确保 MOFs能够提供优异的渗透性和选择性。
[0027] 本申请还提供了一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜,在 55℃下,对于浓度为400ppm噻吩/正辛烷溶液,渗透通量不低于3.03Kg/m2*h,且富硫因子不低于12.38。
[0028] 进一步地,在55℃下,对于浓度为400ppm噻吩/正辛烷溶液,所述高通量PEG/PVDF复合脱硫膜的渗透通量高达 3.61Kg/m2*h,富硫因子高达19.63。

实施方案

[0029] 一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜,由以下步骤制得:
[0030] 步骤(A)、PVDF底膜的制备:
[0031] 将15g聚偏氟乙烯溶于85g磷酸三乙酯中,得到质量百分比浓度为15%的溶液,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中5h,取出晾干,即得到PVDF底膜,厚度约为42‑43um。
[0032] 步骤(B)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0033] 分别称取聚乙二醇30g(分子量约为200000)、碳酸氢钙0.9g、马来酸酐0.24g、三乙胺0.03g、乙醇18g、去离子水18g,先将聚乙二醇、马来酸酐、三乙胺、乙醇混合搅拌均匀,再将碳酸氢钙、去离子水混合搅拌均匀,最后将两者混合搅拌均匀得到混合液后,立即刮涂在步骤(A)得到的PVDF底膜表面,并在85℃下交联成膜5小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜,复合膜的厚度约为67‑69um。
[0034] 实施例2
[0035] 一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜,由以下步骤制得:
[0036] 步骤(A)、PVDF底膜的制备:
[0037] 将13g聚偏氟乙烯溶于87gN‑甲基吡咯烷酮中,得到质量百分比浓度为13%的溶液,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中4.5h,取出晾干,即得到PVDF底膜,厚度约为38‑39um。
[0038] 步骤(B)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0039] 分别称取聚乙二醇28g(分子量约为180000)、碳酸氢钙1g、马来酸酐0.20g、二月桂酸二丁基锡0.05g、乙醇18g、去离子水18g,先将聚乙二醇、马来酸酐、二月桂酸二丁基锡、乙醇混合搅拌均匀,再将碳酸氢钙、去离子水混合搅拌均匀,最后将两者混合搅拌均匀得到混合液后,立即刮涂在步骤(A)得到的PVDF底膜表面,并在95℃下交联成膜4小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜,复合膜的厚度约为65‑66um。
[0040] 实施例3
[0041] 一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜,由以下步骤制得:
[0042] 步骤(C)、PVDF底膜的制备:
[0043] 将13g聚偏氟乙烯、2g硝酸锌分散于85g磷酸三乙酯中,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中5h,取出晾干,即得到PVDF底膜,厚度约为 36‑37um。
[0044] 步骤(B)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0045] 分别称取聚乙二醇30g(分子量约为300000)、碳酸氢钙0.9g、马来酸酐0.24g、三乙胺0.03g、乙醇18g、去离子水18g,先将聚乙二醇、马来酸酐、三乙胺、乙醇混合搅拌均匀,再将碳酸氢钙、去离子水混合搅拌均匀,最后将两者混合搅拌均匀得到混合液后,立即刮涂在步骤(C)得到的PVDF底膜表面,并在85℃下交联成膜5小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜,复合膜的厚度约为61‑63um。
[0046] 实施例4
[0047] 一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜,由以下步骤制得:
[0048] 步骤(C)、PVDF底膜的制备:
[0049] 将13g聚偏氟乙烯、2g氧化锆分散于85g N‑甲基吡咯烷酮中,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中4.5h,取出晾干,即得到PVDF底膜,厚度约为33‑34um。
[0050] 步骤(B)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0051] 分别称取聚乙二醇28g(分子量约为100000)、碳酸氢钙1g、马来酸酐0.20g、二月桂酸二丁基锡0.05g、乙醇18g、去离子水18g,先将聚乙二醇、马来酸酐、二月桂酸二丁基锡、乙醇混合搅拌均匀,再将碳酸氢钙、去离子水混合搅拌均匀,最后将两者混合搅拌均匀得到混合液后,立即刮涂在步骤(C)得到的PVDF底膜表面,并在95℃下交联成膜4小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜,复合膜的厚度约为56‑57um。
[0052] 实施例5
[0053] 一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜,由以下步骤制得:
[0054] 步骤(C)、PVDF底膜的制备:
[0055] 将13g聚偏氟乙烯、2g硝酸锌分散于85g磷酸三乙酯中,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中5h,取出晾干,即得到PVDF底膜,厚度约为36‑37um。
[0056] 步骤(D)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0057] 分别称取聚乙二醇30g(分子量约为250000)、2‑甲基咪唑1g、硝酸锌0.3g、碳酸氢钙0.9g、马来酸酐0.24g、三乙胺0.03g、乙醇18g、去离子水18g,先将聚乙二醇、2‑ 甲基咪唑、硝酸锌、马来酸酐、三乙胺、乙醇混合搅拌均匀,再将碳酸氢钙、去离子水混合搅拌均匀,最后将两者混合搅拌均匀得到混合液后,立即刮涂在步骤(C)得到的PVDF底膜表面,并在90℃下交联成膜5小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜,复合膜的厚度约为 66‑67um。
[0058] 实施例6
[0059] 一种高通量PEG/PVDF复合脱硫膜,由以下步骤制得:
[0060] 步骤(C)、PVDF底膜的制备:
[0061] 将13g聚偏氟乙烯、2g氧化锆分散于85g N‑甲基吡咯烷酮中,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中4.5h,取出晾干,即得到PVDF底膜,厚度约为37‑39um。
[0062] 步骤(D)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0063] 分别称取聚乙二醇28g(分子量约为300000)、苯并咪唑1g、氯化锆0.3g、碳酸氢钙1g、马来酸酐0.20g、二月桂酸二丁基锡0.05g、乙醇18g、去离子水18g,先将聚乙二醇、马来酸酐、二月桂酸二丁基锡、乙醇混合搅拌均匀,再将碳酸氢钙、去离子水混合搅拌均匀,最后将两者混合搅拌均匀得到混合液后,立即刮涂在步骤(C)得到的PVDF底膜表面,并在95℃下交联成膜4小时,在PVDF底膜表面形成 PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜,复合膜的厚度约为
66‑67um。
[0064] 对比例1
[0065] 一种PEG/PVDF复合脱硫膜,由以下步骤制得:
[0066] 步骤(A)、PVDF底膜的制备:
[0067] 将15g聚偏氟乙烯溶于85g磷酸三乙酯中,得到质量百分比浓度为15%的溶液,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中5h,取出晾干,即得到PVDF底膜,厚度约为40‑41um。
[0068] 步骤(B)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0069] 分别称取聚乙二醇30g(分子量约为200000)马来酸酐0.24g、三乙胺0.03g、乙醇18g、去离子水18g,将聚乙二醇、马来酸酐、三乙胺、乙醇、去离子水混合搅拌均匀,刮涂在步骤(A)得到的PVDF底膜表面,并在85℃下交联成膜 5小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜,复合膜的厚度约为68‑69um。
[0070] 对比例2
[0071] 一种PEG/PVDF复合脱硫膜,由以下步骤制得:
[0072] 步骤(C)、PVDF底膜的制备:
[0073] 将13g聚偏氟乙烯、2g硝酸锌分散于85g磷酸三乙酯中,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中5h,取出晾干,即得到PVDF底膜,厚度约为 33‑35um。
[0074] 步骤(B)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0075] 分别称取聚乙二醇30g(分子量约为120000)、马来酸酐0.24g、三乙胺0.03g、乙醇18g、去离子水18g,将聚乙二醇、马来酸酐、三乙胺、乙醇、去离子水混合搅拌均匀,刮涂在步骤(C)得到的PVDF底膜表面,并在85℃下交联成膜5小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF 复合膜,复合膜的厚度约为60‑62um。
[0076] 对比例3
[0077] 一种PEG/PVDF复合脱硫膜,由以下步骤制得:
[0078] 步骤(C)、PVDF底膜的制备:
[0079] 将13g聚偏氟乙烯、2g硝酸锌分散于85g磷酸三乙酯中,经搅拌、过滤、真空脱泡处理后,得到底膜的铸膜液,将铸膜液在无纺布表面刮膜后置于水凝固浴中固化成膜,在无纺布表面得到PVDF底膜,最后,将表面有PVDF底膜的无纺布浸入乙醇中5h,取出晾干,即得到PVDF底膜,厚度约为 36‑37um。
[0080] 步骤(D)、PEG/PVDF复合膜的制备:
[0081] 分别称取聚乙二醇30g(分子量约为250000)、2‑甲基咪唑1g、硝酸锌0.3g、马来酸酐0.24g、三乙胺0.03g、乙醇18g、去离子水18g,先将聚乙二醇、2‑甲基咪唑、硝酸锌、马来酸酐、三乙胺、乙醇、去离子水混合搅拌均匀,刮涂在步骤(C)得到的PVDF底膜表面,并在90℃下交联成膜 5小时,在PVDF底膜表面形成PEG膜层,得到PEG/PVDF复合膜,复合膜的厚度约为63‑64um。
[0082] 性能测试
[0083] (1)在55℃下模拟渗透汽化脱硫试验,所用的模拟试剂是含有400ppm噻吩的辛烷汽油溶液。,膜厚绝对压力为200Pa,有效膜面积约为3.52cm2。测得实施例1‑6,对比例 1‑3制备得到的PEG/PVDF复合膜的渗透通量、富硫因子,具体结果见表1。
[0084] 表1
[0085]  渗透通量(Kg/m2*h) 富硫因子
实施例1 3.11 12.55
实施例2 3.03 12.38
实施例3 3.42 15.46
实施例4 3.28 15.37
实施例5 3.67 17.32
实施例6 3.61 19.63
对比例1 0.98 9.38
对比例2 1.61 10.86
对比例3 2.32 12.50
[0086] 从表1可以看出,本申请的PEG/PVDF复合膜具有优异的富硫因子和渗透通量。实施例1和对比例1的对比、实施例3和对比例2的对比、实施例5和对比例3的对比均很好地印证了在PEG膜层的混合溶液中添加碳酸氢钙,利用碳酸氢钙的PEG 的交联成膜温度范围内的分解反应,形成纳米碳酸钙无机粒子和二氧化碳气体,以便于PEG膜层中得到亚纳米孔隙结构,可以有效提高膜的渗透通量。同时,由于碳酸钙不具有水溶性,也不溶于乙醇,且碳酸钙纳米粒子与PEG之间也互不相容,使得PEG交联成膜过程中容易形成界面孔,也可以改善PEG膜的渗透通量。此外,碳酸氢钙原位分解过程中形成的二氧化碳气体分子有利于液态PEG与固态碳酸钙之间形成界面孔。由于碳酸氢钙在PEG交联成膜的过程中原位分解形成二氧化碳气体分子,可以减缓PEG在交联成膜过程中对MOFs表面的孔洞或孔道的覆盖,确保MOFs能够提供优异的渗透性和选择性。
版权所有:盲专网 ©2023 zlpt.xyz  蜀ICP备2023003576号