一種環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的制備裝置及方法
【專利摘要】一種環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的制備裝置及方法,屬于膜分離【技術領域】。包括空氣壓縮機、過濾減壓閥、三通閥、霧化噴嘴、電磁閥、載物盤、烤燈、PLC控制器、低速電機、隔膜泵；電磁閥控制霧化噴嘴的開關；將低粘度的聚合物在無溶劑狀態(tài)下直接通過壓力噴涂組裝在基膜表面，并進一步在環(huán)境友好溶劑中噴涂交聯(lián)劑和催化劑，從而構筑具有優(yōu)先透醇性能的復合分離膜。本發(fā)明技術簡便且環(huán)保。
【專利說明】一種環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的制備裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的制備裝置及方法，屬于膜分離【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在能源危機和環(huán)境污染的雙重壓力下，燃料乙醇作為一種可再生清潔能源得到人們的廣泛關注。生產燃料乙醇的發(fā)酵液中只有低于10%的乙醇稀溶液，且乙醇作為反應產物對反應有抑制作用，降低生產效率。滲透汽化技術將乙醇從發(fā)酵液中原位移出，具有無污染、低能耗等優(yōu)勢，可有效替代傳統(tǒng)高污染、高能耗的蒸餾、精餾過程，而發(fā)展高性能優(yōu)先透醇滲透汽化膜是其中的關鍵。我們在傳統(tǒng)浸潰法制備優(yōu)先透醇復合膜的基礎上，發(fā)明了噴涂法制備優(yōu)先透醇分離膜(專利申請?zhí)?01210159100.X)。該方法可極大的降低分離層厚度、提高滲透通量，有利于分離層的均勻穩(wěn)定，且為自動操作，可降低人工操作誤差等。然而制備乙醇的聚合物通常伴隨著有毒溶劑的污染，例如:常用于聚二甲基硅氧烷的溶劑正庚烷、正戊烷等本身有毒有害，有腐蝕性、易爆性，對人體及設備有很強的傷害，同時不利于放大生產。如何發(fā)展環(huán)境友好的優(yōu)先透醇分離膜制備新方法是未來發(fā)展的一個重要方向。本發(fā)明發(fā)展了一種環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的制備方法。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的制備裝置及方法，可有效降低透醇膜制備過程的溶劑使用，將低粘度的聚合物在無溶劑狀態(tài)下直接通過壓力噴涂組裝在基膜表面，并進一步在環(huán)境友好溶劑中噴涂交聯(lián)劑和催化劑，從而構筑具有優(yōu)先透醇性能的復合分離膜。
[0004]一種環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的制備裝置，其特征在于，包括空氣壓縮機、過濾減壓閥、三通閥、霧化噴嘴、電磁閥、載物盤、烤燈、PLC控制器、低速電機、隔膜泵；
[0005]空氣壓縮機A (I)通過過濾減壓閥(3)與三通閥A (4)連接，三通閥A (4)的另外兩個口分別與電磁閥A (5)和電磁閥B (6)連接，電磁閥A (5)與霧化噴嘴A (9)連接，電磁閥B (6)與霧化噴嘴B (10)連接，以上連接均為管路連接；
[0006]空氣壓縮機B (2)與三通閥B (26)連接，三通閥B (26)的另外兩個口分別與隔膜泵A (11)和隔膜泵B (12)連接，隔膜泵A (11)與霧化噴嘴A (9)連接，隔膜泵B (12)與霧化噴嘴B (10)連接，同時隔膜泵A (11)與料液罐A (15)連接，隔膜泵B (12)與料液罐B (16)連接，以上連接均為管路連接；
[0007]紅外烤燈(20 )連接至PLC控制器(19 )，PLC控制器(19 )分別與與電磁閥A (5 )和電磁閥B (6)連接，通過PLC控制器(19)控制紅外烤燈(20)、電磁閥A (5)和電磁閥B (6)的開關，從而控制霧化噴嘴A (9)與霧化噴嘴B (10)的噴涂；
[0008]紅外烤燈(20)均正對載膜器(21)所固定的膜片；載膜器由可調低速電機(23)、夾子(22)和固定軸(25)組成；可調低速電機(23)與固定軸(25)的中心水平固定在載膜器(21)的中心；可調低速電機(23)上連接有變壓調速器(24);夾子(22)用于把基膜固定在載膜器(21)上。
[0009]霧化噴嘴、紅外烤燈均正對載膜器所固定的膜片。
[0010]一種采用上述裝置制備環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的方法，其包括以下步驟:
[0011]( a )將透醇材料靜置、脫泡，交聯(lián)劑和催化劑溶解在無污染的溶劑中，經攪拌、超聲脫泡，配成制膜液；
[0012](b)將預處理的平板式基膜固定在載膜器上，同時調節(jié)低速電機旋轉(優(yōu)選160rpm)；
[0013](c)將透醇材料置于料液罐A (15)中、交聯(lián)劑和催化劑溶液置于料液罐B (16)中；
[0014](d)啟動空氣壓縮機，調節(jié)過濾減壓閥，保持輸出壓力恒定，同時開啟紅外烤燈(20)，設定并啟動運行程序，電磁閥A (5)和電磁閥B (6)關閉；
[0015](e)在0.2?0.4MPa壓力下，PLC控制器(19)控制電磁閥A (5)打開,透醇材料噴涂至基膜外表面，在基膜表面形成透醇薄膜層(優(yōu)選0.3MPa)，然后關閉電磁閥A (5)；
[0016](f)在0.2?0.4MPa壓力下，PLC控制器(19)控制電磁閥B (6)打開，將交聯(lián)劑和催化劑溶液噴涂至步驟(e)基膜外表面，使其與透醇材料在基膜外表面發(fā)生交聯(lián)反應，并停留適當時間(優(yōu)選0.3MPa)；
[0017](g)重復(e)、(f)步驟，在基膜表面形成多層均勻的復合分離層；
[0018](h)噴涂完畢后，將復合膜從載膜器上取下；
[0019](i)將制備好的優(yōu)先透醇復合膜在70?200°C范圍內加熱交聯(lián)6?20h (優(yōu)選加熱 100°C、15h)。
[0020]上述的噴涂組裝過程可首先設定好噴涂程序，通過數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動運行。
[0021]上述的透醇材料優(yōu)選聚二甲基硅氧烷，粘度為O?200Pa *S，優(yōu)選IOOPa.S ;交聯(lián)劑優(yōu)選正娃酸乙酯，其質量濃度為0.lwt%?100wt%,優(yōu)選20wt% ;催化劑優(yōu)選二月桂酸二丁基錫，其質量濃度為0.01?0.5wt%，優(yōu)選0.15wt%0
[0022]所述的溶劑可為水、乙醇等(優(yōu)選乙醇)。
[0023]所述的基膜為微濾膜、超濾膜或納濾膜；所述的基膜材料可以是有機聚合物膜，無基膜、或有機/無機復合膜(優(yōu)選有機聚合物膜)。
[0024]另外，上述的噴涂方式也可將步驟(e)和(f)合并為在0.2?0.4MPa壓力下，PLC控制器(19)控制電磁閥A (5)和電磁閥B (6)同時打開，將透醇材料、交聯(lián)劑和催化劑溶液噴涂同時噴涂至基膜外表面。
[0025]噴速優(yōu)選2-3ml/s，更優(yōu)選透醇材料制膜液的噴速與交聯(lián)劑和催化劑制膜液的噴
速相等。
[0026]上述的制膜過程環(huán)境濕度控制在20%，溫度控制在20°C。
[0027]在本發(fā)明中，基膜的預處理方法為，先將基膜浸入30wt%濃度的乙醇溶液中2h，使其表面保護劑去除，然后用去離子水對其進行漂洗，置于抽濾瓶中抽濾4h以上，使膜孔道內空氣被完全抽出，最后在常溫條件待其表面水分干燥，待用。
[0028]在本發(fā)明中，所述交聯(lián)反應，是指將多孔支撐體浸泡、烘干；先在其表面噴涂粘性透醇材料的高分子聚合物，再噴涂交聯(lián)劑和催化劑，使其在膜表面發(fā)生化學交聯(lián)反應形成長鏈網狀聚合物；反復多次后可形成透醇分離層。
[0029]所述的可調低速電機的轉速為10?180rpm (優(yōu)選160rpm)。
[0030]所述的空氣壓縮機可提供0.1?0.8MPa的壓力(優(yōu)選0.3MPa)。
[0031 ] 所述管路為耐高壓軟管或導管。
[0032]本發(fā)明的技術原理是:在一定壓力下，由PLC控制器(19)控制電磁閥(5)和電磁閥
(6)作為透醇材料、交聯(lián)劑和催化的噴涂開關，將低粘度聚合物直接噴涂至多孔支撐體基膜表面；將交聯(lián)劑和催化劑溶液噴涂至支撐體基膜表面，并與表面的高分子聚合物通過化學交聯(lián)作用形成致密優(yōu)先透醇分離層；如此交替反復，可在支撐體基膜表面形成多層分離層。由于此法可將溶液通過機械霧化和隔膜泵壓力使溶液噴涂至支撐體基膜表面，使有粘度的溶液分散很均勻且在膜表面成膜，同時整個過程可通過邏輯程序實現(xiàn)自動控制，因此可以控制膜面分離層厚度和均勻度，從而大大提高了滲透通量。
[0033]本發(fā)明基于噴涂制備優(yōu)先透醇膜方法的優(yōu)勢，提出了一種無污染制備優(yōu)先透醇復合膜的自動裝置和方法。前期研究表明1%聚二甲基硅氧烷材料溶于99%的正庚烷之中非常不利于環(huán)境和設備、人體健康，且在工業(yè)放大過程中易造成局部環(huán)境正庚烷氣體濃度過高，稍有不慎就會造成爆炸等危險。本發(fā)明克服了如上種種問題，提出一種直接將純的有粘度的聚二甲基硅氧烷不溶于任何溶劑之中，直接經隔膜泵噴出成膜。不但可以進行分別依次噴涂并且還可以使所有溶液同時噴涂至支持體表面。將噴涂制備技術發(fā)展應用，既保留了噴涂方法成膜薄，技術簡便等優(yōu)勢，同時又可使制膜過程無污染，對人體無害、避免爆炸危險、延長裝置使用時間，克服了噴涂制膜法污染大、操作不便、對人體和設備有損害、不易放大應用等缺點。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0034]圖1、一種無污染制備優(yōu)先透醇復合膜的自動裝置圖；
[0035]圖2、十萬倍下，聚砜超濾基膜的掃描電鏡圖；
[0036]圖3、十萬倍下，在聚砜基膜表面復合五層溶液交聯(lián)后的掃描電鏡圖；
[0037]圖中:1.空壓機A，2.空壓機B，3.過濾減壓閥，4.三通閥A，5.電磁閥A，6.電磁閥B，7.輸氣管路A，8.輸氣管路B，9.霧化噴嘴A，10.霧化噴嘴B，11.隔膜泵A，12.隔膜泵B，13.進液管A，14.進液管B，15.料液罐A，16.料液罐B，17.輸液管路A，18.輸液管路B，19.PLC控制器，20.紅外烤燈，21.載膜器，22.夾子，23.低速電機，24.變壓調速器，25.固定軸，26.三通閥B。
【具體實施方式】
[0038]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
[0039]請參見圖1。首先，通過夾子22將平板基膜固定在豎直的載膜器21上。通過調節(jié)調速器24來控制可調低速電機23的轉速。將空氣壓縮機A1、B2氣體出口通過過濾減壓閥3、三通閥4、電磁閥A5、B6及輸氣管路A7、8B和霧化噴嘴A9、IOB及隔膜泵A11、B12相連接，再通過輸液管路A17、B18與霧化噴嘴A9、IOB相連接，然后在分別通過進液管A13、B14將料液罐A15、B16與隔膜泵All、B12相連接，從而組成輸氣系統(tǒng)和輸液系統(tǒng)。通過PLC控制器19分別設定電磁閥A5、B6和紅外烤燈20的開閉時間、等待時間、開啟順序和循環(huán)次數(shù)等，然后選擇自動運行程序。進而形成整個環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的自動組裝裝置系統(tǒng)。
[0040]實施例1
[0041]采用支撐體為聚砜(PS)材料，平板式超濾膜，純水通量300LMH/bar，膜面積為92cm2,所用高分子聚合物材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS，粘度為IOOPa-S),交聯(lián)劑為正硅酸乙酯(TE0S，分子量為208)，催化劑為二月桂酸二丁基錫(分子量為631)。聚二甲基硅氧烷不溶解在溶劑中，正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基錫的溶劑為乙醇。實驗均在恒溫恒濕實驗室中進行，溫度保持在20°C，濕度保持在20%。交聯(lián)溫度100°C，15h。
[0042]組裝條件及方法:
[0043](I)將聚二甲基硅氧烷靜置、脫泡成為透醇材料溶液。用乙醇將正硅酸乙酯加
0.015wt%的二月桂酸二丁基錫配成20wt%的溶液1000ml，經攪拌、超聲脫泡成為交聯(lián)劑溶液；
[0044](2)將聚砜基膜固定在載物盤上，同時調節(jié)低速電機轉速為160rpm ;
[0045](3)將透醇材料溶液置于料液罐A15內；將正硅酸乙酯和催化劑溶液置于料液罐B16 內；
[0046](4)啟動空氣壓縮機Al、B2，調節(jié)過濾減壓閥3壓力至0.3MPa，通過PLC控制器19設定噴涂順序為“噴嘴A9 —噴嘴B10”并記做一個循環(huán)，循環(huán)次數(shù)為5，噴涂時間即電磁閥A5和B6的開啟時間為3s和5s，載物盤在兩個位點處的停留時間為Is和30s，烤燈設置為噴時燈滅狀態(tài)，啟動自動運行程序
[0047](5)在0.3MPa的噴涂壓力下，將聚二甲基硅氧烷噴涂至聚砜基膜表面；
[0048](6)在0.3MPa噴涂壓力下，正硅酸乙酯和催化劑溶液噴涂至聚砜膜表面，使聚二甲基硅氧烷與正硅酸乙酯發(fā)生交聯(lián)反應；
[0049](7)烤燈開啟30s使表面正庚烷溶劑揮發(fā)；
[0050](8)重復(5)~(7)步驟5次。
[0051](9)程序運行完畢后，將復合膜從載物盤上取下并置于設置溫度為100°C的烘箱內，15h使其完全交聯(lián)。
[0052]將上述制備的優(yōu)先透醇復合膜在滲透汽化膜池中進行滲透汽化性能測試，測試條件為:原液組成10wt%乙醇/水體系，實驗溫度60°C，膜下游壓力300Pa。
[0053]測得滲透汽化膜性能為:滲透通量521g.mh-2.h―1，透過液中乙醇含量50.3wt%，分離因子9.1。
[0054]如圖2和圖3所示，利用掃描電鏡觀察上述組裝的優(yōu)先透醇復合膜表面結構，可發(fā)現(xiàn)基表面孔道被交聯(lián)聚合物完全覆蓋。
[0055]實施例2
[0056]采用支撐體為聚砜(PS)材料，平板式超濾膜，純水通量300LMH/bar，膜面積為92cm2,所用高分子聚合物材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS，粘度為IOOPa-S),交聯(lián)劑為正硅酸乙酯(TE0S，分子量為208)，催化劑為二月桂酸二丁基錫(分子量為631)。聚二甲基硅氧烷不溶解在溶劑中，正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基錫的溶劑為乙醇。實驗均在恒溫恒濕實驗室中進行，溫度保持在20°C，濕度保持在20%。交聯(lián)溫度100°C，15h。
[0057]組裝條件及方法:
[0058](I)將聚二甲基硅氧烷靜置、脫泡成為透醇材料溶液。用乙醇將正硅酸乙酯加0.015wt%的二月桂酸二丁基錫配成20wt%的溶液1000ml，經攪拌、超聲脫泡成為交聯(lián)劑溶液；
[0059](2)將聚砜基膜固定在載物盤上，同時調節(jié)低速電機轉速為160rpm ；
[0060](3)將透醇材料溶液置于料液罐A15內；將正硅酸乙酯和催化劑溶液置于料液罐B16 內；
[0061](4)啟動空氣壓縮機Al、B2，調節(jié)過濾減壓閥3壓力至0.3MPa，通過PLC控制器19設定噴涂順序為“噴嘴A9 —噴嘴B10”并記做一個循環(huán)，循環(huán)次數(shù)為10，噴涂時間即電磁閥A5和B6的開啟時間為3s和5s，載物盤在兩個位點處的停留時間為Is和30s，烤燈設置為噴時燈滅狀態(tài)，啟動自動運行程序
[0062](5)在0.3MPa的噴涂壓力下，將聚二甲基硅氧烷噴涂至聚砜基膜表面；
[0063](6)在0.3MPa噴涂壓力下，正硅酸乙酯和催化劑溶液噴涂至聚砜膜表面，使聚二甲基硅氧烷與正硅酸乙酯發(fā)生交聯(lián)反應；
[0064](7)烤燈開啟30s使表面正庚烷溶劑揮發(fā)；
[0065](8)重復(5)?(7)步驟10次。
[0066](9)程序運行完畢后，將復合膜從載物盤上取下并置于設置溫度為100°C的烘箱內，15h使其完全交聯(lián)。
[0067]將上述制備的優(yōu)先透醇復合膜在滲透汽化膜池中進行滲透汽化性能測試，測試條件為:原液組成10wt%乙醇/水體系，實驗溫度60°C，膜下游壓力300Pa。
[0068]測得滲透汽化膜性能為:滲透通量520g.m_2.h—1，透過液中乙醇含量44.6wt%,分尚因子7.2。
[0069]實施例3
[0070]采用支撐體為聚砜(PS)材料，平板式超濾膜，純水通量300LMH/bar，膜面積為92cm2,所用高分子聚合物材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS，粘度為IOOPa-S),交聯(lián)劑為正硅酸乙酯(TE0S，分子量為208)，催化劑為二月桂酸二丁基錫(分子量為631)。聚二甲基硅氧烷不溶解在溶劑中，正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基錫的溶劑為乙醇。實驗均在恒溫恒濕實驗室中進行，溫度保持在20°C，濕度保持在20%。交聯(lián)溫度100°C，15h。
[0071]組裝條件及方法:
[0072](I)將聚二甲基硅氧烷靜置、脫泡成為透醇材料溶液。用乙醇將正硅酸乙酯加
0.015wt%的二月桂酸二丁基錫配成20wt%的溶液1000ml，經攪拌、超聲脫泡成為交聯(lián)劑溶液；
[0073](2)將聚砜基膜固定在載物盤上，同時調節(jié)低速電機轉速為160rpm ;
[0074](3)將透醇材料溶液置于料液罐A15內；將正硅酸乙酯和催化劑溶液置于料液罐B16 內；
[0075](4)啟動空氣壓縮機Al、B2，調節(jié)過濾減壓閥3壓力至0.3MPa，通過PLC控制器19設定噴涂順序為“噴嘴A9 —噴嘴B10”并記做一個循環(huán)，循環(huán)次數(shù)為5，噴涂時間即電磁閥A5和B6的開啟時間均為5s，載物盤在兩個位點處的停留時間為Is和30s，烤燈設置為噴時燈滅狀態(tài)，啟動自動運行程序
[0076](5)在0.3MPa的噴涂壓力下，將聚二甲基硅氧烷噴涂至聚砜基膜表面；
[0077](6)在0.3MPa噴涂壓力下，正硅酸乙酯和催化劑溶液噴涂至聚砜膜表面，使聚二甲基硅氧烷與正硅酸乙酯發(fā)生交聯(lián)反應；
[0078](7)烤燈開啟30s使表面正庚烷溶劑揮發(fā)；
[0079](8)重復(5)~(7)步驟5次。
[0080](9)程序運行完畢后，將復合膜從載物盤上取下并置于設置溫度為100°C的烘箱內，15h使其完全交聯(lián)。
[0081]將上述制備的優(yōu)先透醇復合膜在滲透汽化膜池中進行滲透汽化性能測試，測試條件為:原液組成10wt%乙醇/水體系，實驗溫度60°C，膜下游壓力300Pa。
[0082]測得滲透汽化膜性能為:滲透通量303g透過液中乙醇含量32.2wt%，分尚因子4.27。
[0083]實施例4
[0084]采用支撐體為聚砜(PS)材料，平板式超濾膜，純水通量300LMH/bar，膜面積為92cm2,所用高分子聚合物材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS，粘度為IOOPa-S),交聯(lián)劑為正硅酸乙酯(TE0S，分子量為208)，催化劑為二月桂酸二丁基錫(分子量為631)。聚二甲基硅氧烷不溶解在溶劑中，正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基錫的溶劑為乙醇。實驗均在恒溫恒濕實驗室中進行，溫度保持在20°C，濕度保持在20%。交聯(lián)溫度100°C，15h。
[0085]組裝條件及方法:
[0086](I)將聚二甲基硅 氧烷靜置、脫泡成為透醇材料溶液。用乙醇將正硅酸乙酯加
0.015wt%的二月桂酸二丁基錫配成20wt%的溶液1000ml，經攪拌、超聲脫泡成為交聯(lián)劑溶液；
[0087](2)將聚砜基膜固定在載物盤上，同時調節(jié)低速電機轉速為160rpm ;
[0088](3)將透醇材料溶液置于料液罐A15內；將正硅酸乙酯和催化劑溶液置于料液罐B16 內；
[0089](4)啟動空氣壓縮機Al、B2，調節(jié)過濾減壓閥3壓力至0.3MPa，通過PLC控制器19設定噴涂順序為“噴嘴A9 —噴嘴B10”并記做一個循環(huán)，循環(huán)次數(shù)為5，噴涂時間即電磁閥A5和B6的開啟時間為3s和5s，載物盤在兩個位點處的停留時間為Is和60s，烤燈設置為噴時燈滅狀態(tài)，啟動自動運行程序
[0090](5)在0.3MPa的噴涂壓力下，將聚二甲基硅氧烷噴涂至聚砜基膜表面；
[0091](6)在0.3MPa噴涂壓力下，正硅酸乙酯和催化劑溶液噴涂至聚砜膜表面，使聚二甲基硅氧烷與正硅酸乙酯發(fā)生交聯(lián)反應；
[0092](7)烤燈開啟30s使表面正庚烷溶劑揮發(fā)；
[0093](8)重復(5)~(7)步驟5次。
[0094](9)程序運行完畢后，將復合膜從載物盤上取下并置于設置溫度為100°C的烘箱內，15h使其完全交聯(lián)。
[0095]將上述制備的優(yōu)先透醇復合膜在滲透汽化膜池中進行滲透汽化性能測試，測試條件為:原液組成10wt%乙醇/水體系，實驗溫度60°C，膜下游壓力300Pa。
[0096]測得滲透汽化膜性能為:滲透通量2168 12^1,透過液中乙醇含量43.8wt%，分離因子7。
[0097]實施例5
[0098]采用支撐體為聚砜(PS)材料，平板式超濾膜，純水通量300LMH/bar，膜面積為92cm2,所用高分子聚合物材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS，粘度為IOOPa-S),交聯(lián)劑為正硅酸乙酯(TEOS，分子量為208)，催化劑為二月桂酸二丁基錫(分子量為631)。聚二甲基硅氧烷不溶解在溶劑中，正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基錫的溶劑為乙醇。實驗均在恒溫恒濕實驗室中進行，溫度保持在20°C，濕度保持在20%。交聯(lián)溫度100°C，15h。
[0099]組裝條件及方法:
[0100](I)將聚二甲基硅氧烷靜置、脫泡成為透醇材料溶液。用乙醇將正硅酸乙酯加
0.015wt%的二月桂酸二丁基錫配成10wt%的溶液1000ml，經攪拌、超聲脫泡成為交聯(lián)劑溶液；
[0101](2)將聚砜基膜固定在載物盤上，同時調節(jié)低速電機轉速為160rpm ;
[0102](3)將透醇材料溶液置于料液罐A15內；將正硅酸乙酯和催化劑溶液置于料液罐B16 內；
[0103](4)啟動空氣壓縮機Al、B2，調節(jié)過濾減壓閥3壓力至0.3MPa，通過PLC控制器19設定噴涂順序為“噴嘴A9 —噴嘴B10”并記做一個循環(huán)，循環(huán)次數(shù)為5，噴涂時間即電磁閥A5和B6的開啟時間為3s和5s，載物盤在兩個位點處的停留時間為Is和30s，烤燈設置為噴時燈滅狀態(tài)，啟動自動運行程序
[0104](5)在0.3MPa的噴涂壓力下，將聚二甲基硅氧烷噴涂至聚砜基膜表面；
[0105](6)在0.3MPa噴涂壓力下，正硅酸乙酯和催化劑溶液噴涂至聚砜膜表面，使聚二甲基硅氧烷與正硅酸乙酯發(fā)生交聯(lián)反應；
[0106](7)烤燈開啟30s使表面正庚烷溶劑揮發(fā)；
[0107](8)重復(5)~(7)步驟5次。
[0108](9)程序運行完畢后，將復合膜從載物盤上取下并置于設置溫度為100°C的烘箱內，15h使其完全交聯(lián)。
[0109]將上述制備的優(yōu)先透醇復合膜在滲透汽化膜池中進行滲透汽化性能測試，測試條件為:原液組成10wt%乙醇/水體系，實驗溫度60°C，膜下游壓力300Pa。
[0110]測得滲透汽化膜性能為:滲透通量1380g.π 2.h—1，透過液中乙醇含量51wt%，分離因子9.4。
[0111]實施例6
[0112]采用支撐體為聚砜(PS)材料，平板式超濾膜，純水通量300LMH/bar，膜面積為92cm2,所用高分子聚合物材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS，粘度為IOOPa-S),交聯(lián)劑為正硅酸乙酯(TE0S，分子量為208)，催化劑為二月桂酸二丁基錫(分子量為631)。聚二甲基硅氧烷不溶解在溶劑中，正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基錫的溶劑為正庚烷。實驗均在恒溫恒濕實驗室中進行，溫度保持在20°C，濕度保持在20%。交聯(lián)溫度100°C，15h。
[0113]組裝條件及方法:
[0114](I)將聚二甲基硅氧烷靜置、脫泡成為透醇材料溶液。用正庚烷將正硅酸乙酯加
0.015wt%的二月桂酸二丁基錫配成20wt%的溶液1000ml，經攪拌、超聲脫泡成為交聯(lián)劑溶液；
[0115](2)將聚砜基膜固定在載物盤上，同時調節(jié)低速電機轉速為160rpm ;
[0116](3)將透醇材料溶液置于料液罐A15內；將正硅酸乙酯和催化劑溶液置于料液罐B16 內；[0117](4)啟動空氣壓縮機Al、B2，調節(jié)過濾減壓閥3壓力至0.3MPa，通過PLC控制器19設定噴涂順序為“噴嘴A9 —噴嘴B10”并記做一個循環(huán)，循環(huán)次數(shù)為5，噴涂時間即電磁閥A5和B6的開啟時間為3s和5s，載物盤在兩個位點處的停留時間為Is和30s，烤燈設置為噴時燈滅狀態(tài)，啟動自動運行程序
[0118](5)在0.3MPa的噴涂壓力下，將聚二甲基硅氧烷噴涂至聚砜基膜表面；
[0119](6)在0.3MPa噴涂壓力下，正硅酸乙酯和催化劑溶液噴涂至聚砜膜表面，使聚二甲基硅氧烷與正硅酸乙酯發(fā)生交聯(lián)反應；
[0120](7)烤燈開啟30s使表面正庚烷溶劑揮發(fā)；
[0121](8)重復(5)~(7)步驟5次。
[0122](9)程序運行完畢后，將復合膜從載物盤上取下并置于設置溫度為100°C的烘箱內，15h使其完全交聯(lián)。
[0123]將上述制備的優(yōu)先透醇復合膜在滲透汽化膜池中進行滲透汽化性能測試，測試條件為:原液組成10wt%乙醇/水體系，實驗溫度60°C，膜下游壓力300Pa。
[0124]測得滲透汽化膜性能為:滲透通量171g.π2咄―1，透過液中乙醇含量29.9wt%，分 尚因子3.8。
【權利要求】
1.一種環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的制備裝置，其特征在于，包括空氣壓縮機、過濾減壓閥、三通閥、霧化噴嘴、電磁閥、載物盤、烤燈、PLC控制器、低速電機、隔膜泵； 空氣壓縮機A (I)通過過濾減壓閥(3)與三通閥A (4)連接，三通閥A (4)的另外兩個口分別與電磁閥A (5)和電磁閥B (6)連接，電磁閥A (5)與霧化噴嘴A (9)連接，電磁閥B (6)與霧化噴嘴B (10)連接，以上連接均為管路連接； 空氣壓縮機B (2)與三通閥B (26)連接，三通閥B (26)的另外兩個口分別與隔膜泵A (11)和隔膜泵B (12)連接，隔膜泵A (11)與霧化噴嘴A (9)連接，隔膜泵B (12)與霧化噴嘴B (10)連接，同時隔膜泵A (11)與料液罐A (15)連接，隔膜泵B (12)與料液罐B(16)連接，以上連接均為管路連接； 紅外烤燈(20 )連接至PLC控制器(19 )，PLC控制器(19 )分別與與電磁閥A (5 )和電磁閥B (6)連接，通過PLC控制器(19)控制紅外烤燈(20)、電磁閥A (5)和電磁閥B (6)的開關，從而控制霧化噴嘴A (9)與霧化噴嘴B (10)的噴涂； 紅外烤燈(20)均正對載膜器(21)所固定的膜片；霧化噴嘴、紅外烤燈均正對載膜器所固定的膜片。
2.按照權利要求1的一種環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的制備裝置，其特征在于，載膜器由可調低速電機(23)、夾子(22)和固定軸(25)組成；可調低速電機(23)與固定軸(25)的中心水平固定在載膜器(21)的中心；可調低速電機(23)上連接有變壓調速器(24);夾子(22)用于把基膜固定在載膜器(21)上。
3.采用權利要求1或2的裝置制備環(huán)境友好優(yōu)先透醇復合膜的方法，其特征在于，包括以下步驟: (a)將透醇材料靜置、脫泡，交聯(lián)劑和催化劑溶解在無污染的溶劑中，經攪拌、超聲脫泡，配成制膜液； (b)將預處理的平板式基膜固定在載膜器上，同時調節(jié)低速電機旋轉； (c)將透醇材料置于料液罐A(15)中、交聯(lián)劑和催化劑溶液置于料液罐B (16)中； (d)啟動空氣壓縮機，調節(jié)過濾減壓閥，保持輸出壓力恒定，同時開啟紅外烤燈(20)，設定并啟動運行程序，電磁閥A (5)和電磁閥B (6)關閉； (e)在0.2~0.4MPa壓力下，PLC控制器(19)控制電磁閥A (5)打開，透醇材料噴涂至基膜外表面，在基膜表面形成透醇薄膜層，然后關閉電磁閥A (5)； (f)在0.2~0.4MPa壓力下，PLC控制器(19)控制電磁閥B (6)打開，將交聯(lián)劑和催化劑溶液噴涂至步驟(e)基膜外表面，使其與透醇材料在基膜外表面發(fā)生交聯(lián)反應，并停留適當時間； (g)重復(e)、(f)步驟，在基膜表面形成多層均勻的復合分離層； (h)噴涂完畢后，將復合膜從載膜器上取下； (i)將制備好的優(yōu)先透醇復合膜在70~200°C范圍內加熱交聯(lián)6~20h。
4.按照權利要求3的方法，其特征在于，透醇材料優(yōu)選聚二甲基硅氧烷，粘度為O~200Pa.S ;交聯(lián)劑優(yōu)選正硅酸乙酯，其質量濃度為0.lwt%~100wt% ;催化劑優(yōu)選二月桂酸二丁基錫，其質量濃度為0.01~0.5wt%。
5.照權利要求3的方法，其特征在于，所述的溶劑為水或乙醇。
6.照權利要求3的方法，其特征在于，所述的基膜為微濾膜、超濾膜或納濾膜；所述的基膜材料是有機聚合物膜、無基膜、或有機/無機復合膜。
7.照權利要求3的方法，其特征在于，上述的噴涂方式將步驟(e)和(f)合并為在0.2~0.4MPa壓力下，PLC控制器(19)控制電磁閥A (5)和電磁閥B (6)同時打開，將透醇材料、交聯(lián)劑和催化劑溶液噴涂同時噴涂至基膜外表面。
8.照權利要求3的方法，其特征在于，噴速為2-3ml/s，透醇材料制膜液的噴速與交聯(lián)劑和催化劑制膜液的噴速相等。
9.照權利要求3的方法，其特征在于，上述的制膜過程環(huán)境濕度控制在20%，溫度控制在 20。。。
10.照權利要求3的方法，其特征在于，基膜的預處理方法為，先將基膜浸入30wt%濃度的乙醇溶液中2h，使其表面保護劑去除，然后用去離子水對其進行漂洗，置于抽濾瓶中抽濾4h以上，使膜孔道內空氣被完 全抽出，最后在常溫條件待其表面水分干燥，待用。
【文檔編號】B01D69/12GK103706262SQ201310654128
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權日:2013年12月5日
【發(fā)明者】紀樹蘭, 王任, 張國俊, 閆浩 申請人:北京工業(yè)大學