[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。