專利名稱：一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于滲透汽化的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來開發(fā)的滲透汽化技術(shù)是一有相變的膜滲透過程，在液體混合物中組分蒸汽分壓差的推動下，利用組分通過致密膜溶解和擴(kuò)散速度的不同實現(xiàn)分離的過程。在一定條件下滲透汽化膜的選擇性可以非常高，因此對某些用常規(guī)分離方法能耗高，或費(fèi)用高的分離體系，特別是近沸、恒沸混合物的分離，滲透汽化技術(shù)?？砂l(fā)揮它的優(yōu)勢。膜材料是滲透汽化分離技術(shù)的關(guān)鍵，也是膜技術(shù)的核心。近年來，針對有機(jī)膜穩(wěn)定性差、不易清洗和無機(jī)膜造價高，不耐強(qiáng)堿等缺陷，發(fā)展出性能良好的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜是研究的一個熱點(diǎn)。復(fù)合膜的分離層厚度對被分離組分的滲透通量影響很大，膜的選擇性也與分離層的厚度有關(guān)。為了提高膜的性能，復(fù)合膜在有支撐層的前提下，分離層應(yīng)控制在適當(dāng)厚度。目前，有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜的制備方法通常有溶膠-凝膠法、有機(jī)聚合物部分熱解法、納米技術(shù)共聚法、化學(xué)氣相沉積法、聚合物溶液沉積法、等離子體接枝聚合法、旋轉(zhuǎn)涂膜法、相轉(zhuǎn)化法等。這些方法大多數(shù)制備工藝復(fù)雜，適用范圍窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜及其制備方法。
本發(fā)明的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜是由交替沉積在片狀或管狀支撐體表面的銨鹽或胺類聚電解質(zhì)陽離子和蒙脫土陰離子組成。
所說的銨鹽聚電解質(zhì)陽離子可以是聚二丙烯基二甲基銨氯化物離子、聚烯丙基氯化銨等，所說的胺類聚電解質(zhì)陽離子可以是聚乙烯胺、聚乙烯亞胺等。
本復(fù)合膜中的支撐體采用膜領(lǐng)域中常用的無機(jī)陶瓷基體或有機(jī)材料基體，如聚丙烯腈、尼龍等材料。
本有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜的制備方法包括下列步驟(1)按1wt％～10wt％濃度將蒙脫土投入水中混合，超聲分散成懸浮液，過濾后得到清液，清液稀釋到0.1wt％～0.5wt％作為陰離子溶液；(2)配制單體濃度為0.005～0.05M的一種銨鹽或胺類聚電解質(zhì)陽離子水溶液；(3)將支撐體浸在高純水中；(4)將步驟(3)浸水后的支撐體首先浸入步驟(2)配制的聚電解質(zhì)陽離子水溶液中1～30min，由于靜電作用使表面形成帶正電的膜層，取出后用水沖洗1～10min，除去表面粘附物(聚離子和小分子電解質(zhì)離子)，浸入步驟(1)配制的陰離子水溶液中1～30min，使表面吸附帶負(fù)電的膜層，接著用水沖洗1～10min；反復(fù)重復(fù)上述步驟，直到達(dá)到所需厚度的復(fù)合膜。
本發(fā)明由帶相反電荷的電解質(zhì)在液/固界面通過靜電作用交替沉積而形成分離層厚度可控的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜。這種有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜用于滲透汽化分離恒沸或近沸混合物，效果良好。本有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜的制備方法不僅實現(xiàn)分子尺寸范圍內(nèi)的一維控制，而且可以通過引入功能基團(tuán)或誘導(dǎo)功能基團(tuán)取向，控制表面性質(zhì)及界面擴(kuò)散等方法，使其具有一定的結(jié)構(gòu)和功能，實現(xiàn)膜的功能化。同時，該法對設(shè)備和原材料沒有特殊的要求，制備方法簡單，能耗低，重復(fù)性好，適用范圍廣，無環(huán)境污染。


圖1是在聚丙烯腈/聚對苯二甲酸乙二醇酯(PAN/PET)支撐體上沉積60層的聚二丙烯基二甲基銨氯化物/蒙脫土(PDADMAC/Clay)復(fù)合膜的表面掃描電子顯微鏡(SEM)圖。
圖2是不同層數(shù)的聚二丙烯基二甲基銨氯化物/蒙脫土(PDADMAC/Clay)復(fù)合膜的紫外可見吸收光譜圖。
具體實施例方式
實施例1將10～100g蒙脫土溶于1L去離子水中，經(jīng)超聲分散一定時間后的懸浮液過濾，得到的清液再稀釋到0.1wt％～0.5wt％作為陰離子溶液。配制單體濃度0.005～0.05M的聚二丙烯基二甲基銨氯化物(PDADMAC)的水溶液作為陽離子溶液。將等離子體處理的帶負(fù)電的聚丙烯腈/聚對苯二甲酸乙二醇酯支撐體(PAN/PET)浸在高純水中約1小時后，先將其浸入陽離子溶液1～30min，由于靜電作用在表面形成帶正電的膜層，接著取出用水沖洗1～10min，洗除表面粘附的聚離子和小分子電解質(zhì)離子，不經(jīng)干燥直接浸入陰離子溶液1～30min，形成帶負(fù)電的膜層，再水洗1～10min，完成上述的一個循環(huán)為一層。反復(fù)重復(fù)上述的循環(huán)過程，可得到不同厚度的復(fù)合膜。
所制得的60層復(fù)合膜的表面SEM圖見圖1。
制備出的不同層數(shù)的PDADMAC/Clay膜的紫外可見吸收光譜圖見圖2。圖中橫坐標(biāo)為吸收光波長，縱坐標(biāo)為光吸收度?？梢钥闯?，隨著復(fù)合膜層數(shù)(n)的增加，光吸收度逐漸增加。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜，其特征是由交替沉積在片狀或管狀支撐體表面的銨鹽或胺類聚電解質(zhì)陽離子和蒙脫土陰離子組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所說的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜，其特征是所說的銨鹽聚電解質(zhì)陽離子是聚二丙烯基二甲基銨氯化物離子或聚烯丙基氯化銨，所說的胺類聚電解質(zhì)陽離子是聚乙烯胺或聚乙烯亞胺。
3.權(quán)利要求1的復(fù)合材料膜的制備方法，其特征是包括下列步驟(1)按1wt％～10wt％濃度將蒙脫土投入水中混合，超聲分散成懸浮液，過濾后得到清液，清液稀釋到0.1wt％～0.5wt％濃度作為陰離子溶液；(2)配制單體濃度為0.005～0.05M的一種銨鹽或胺類聚電解質(zhì)陽離子水溶液；(3)將支撐體浸在高純水中；(4)將步驟(3)浸水后的支撐體首先浸入步驟(2)配制的聚陽離子水溶液中1～30min，由于靜電作用使表面形成帶正電的膜層，取出后用水沖洗1～10min，除去表面粘附的聚離子和小分子電解質(zhì)離子，浸入步驟(1)配制的陰離子水溶液中1～30min，使表面吸附帶負(fù)電的膜層，接著用水沖洗1～10min；重復(fù)上述步驟，直到達(dá)到所需厚度的復(fù)合膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜，主要用于近沸或恒沸混合物的滲透汽化分離領(lǐng)域，該有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜是由交替沉積在片狀或管狀支撐體表面的銨鹽或胺類聚電解質(zhì)陽離子和蒙脫土陰離子組成。本復(fù)合膜的制備是將帶負(fù)電的支撐體交替地浸入聚電解質(zhì)陽離子溶液和蒙脫土陰離子溶液中，由帶相反電荷的電解質(zhì)在液/固界面通過靜電作用交替沉積成膜，每次浸漬后沖洗除去表面粘附的聚離子和小分子電解質(zhì)離子。本復(fù)合膜通過控制浸漬次數(shù)來控制復(fù)合膜的層數(shù)，從而實現(xiàn)對膜厚度的控制。
文檔編號B01D69/12GK1698938SQ200510038719
公開日2005年11月23日 申請日期2005年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
發(fā)明者徐南平, 金萬勤, 相里粉娟, 陳祎瑋 申請人:南京工業(yè)大學(xué)