專利名稱：一種復(fù)合氣體分離膜的制備及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子氣體分離膜的制備技術(shù)以及分離膜的應(yīng)用方向，具體地講，是指用PAN為底膜材料，配制鑄膜液，涂制底膜，再以硅橡膠膜覆蓋，即以LTV硅橡膠為活性分離層，制得LTV/PAN復(fù)合氣體分離膜，應(yīng)用于分離回收有機(jī)蒸氣如汽油、丙酮、石油醚等蒸氣。
PAN系合成高分子纖維，具有比較優(yōu)異的性能，強(qiáng)度高，彈性好，耐化學(xué)溶劑性能好，是一種比較理想的制膜支撐材料，以前較多地應(yīng)用于微濾、超濾、反滲透等水處理過程。LTV硅橡膠是一種室溫固化硅橡膠，結(jié)構(gòu)為
加入一種交聯(lián)劑和催化劑使其交聯(lián)，其滲透系數(shù)P為6×10-8cm3(STP)/cm2·s·cmHg。在目前所知的膜材料中僅次子聚三甲基硅丙炔(PTMSP)其分離分?jǐn)?shù)大約在2左右，因此是一種優(yōu)異的膜活性分離材料。
有機(jī)蒸氣是各種工業(yè)過程如石油化工、制藥、噴墨、制鞋、涂料生產(chǎn)等產(chǎn)生的廢氣，種類多，分為烴類如甲苯、汽油等，酮類如丙酮，醇類如甲醇、乙醇等，醚類如乙醚等幾大類；排放的量亦十分驚人。有機(jī)化合物一般對人體危害很大，揮發(fā)在大氣中，污染大氣，引發(fā)酸雨，危害大地，對環(huán)境是一個(gè)非常大的污染源。目前有些傳統(tǒng)的工業(yè)處理方法如吸附法、吸收法、燃燒法等等，分離回收，控制其排放，但投資多，占地面積大，操作費(fèi)用亦高，更不利的是易引起二次污染，如燃燒法產(chǎn)生NOx，是一種非常危險(xiǎn)的致癌物。用高分子氣體分離膜來分離回收有機(jī)蒸氣，由于是一種無相變的物理分離過程，同時(shí)效率高，因此克服了上述諸法的不利之處。
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合氣體分離膜及其制備技術(shù)，其較單一的PAN聚丙烯腈或LTV硅橡膠膜具有更好的分離性能，并且特別適用于有機(jī)蒸氣的分離回收。
本發(fā)明提供了一種復(fù)合氣體分離膜，其特征在于該復(fù)合氣體分離膜由PAN聚丙烯腈基膜，覆蓋一層LTV硅橡膠膜構(gòu)成。
本發(fā)明還提供了上述復(fù)合氣體分離膜的制備方法，其特征在于制備過程如下(1)將PAN聚丙烯腈溶于N，N-二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇單甲醚、N-甲酰哌啶、N-N-二甲基乙酰胺、四氫呋喃之一種有機(jī)溶劑中，PAN的量占16～20％重量，50～100℃加熱攪拌均勻，真空脫泡，制成鑄膜液，涂覆于增強(qiáng)材料如無紡布上，相轉(zhuǎn)化水浴凝膠12～72小時(shí)，制成底膜；(2)將LTV硅橡膠溶于汽油、正己烷、丙酮、環(huán)己烷、石油醚之一種有機(jī)溶劑中，LTV硅橡膠的量占2～7％重量，制成鑄膜液，涂覆于上述底膜上，75～100℃加熱固化12～72小時(shí)。
此外，上述PAN鑄膜液中還可以加入甘油、鄰苯二甲酸二丁酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇600之一種作為添加劑，添加劑的加入量為5～10％重量。
本發(fā)明復(fù)合氣體分離膜特別適用于分離回收有機(jī)蒸氣如丙酮、正庚烷、苯、乙酸乙酯。采用分離工藝見附

圖1，其中1.蒸氣發(fā)生器；2.氣液分離器；3.干燥器；4.膜滲透池。
下面結(jié)合實(shí)施例詳述本發(fā)明。
附圖1為有機(jī)蒸氣分離回收工藝流程圖。
實(shí)施例1PAN10g，加入48.8g二甲基甲酰胺有機(jī)溶劑中，45℃下攪拌48小時(shí)，過濾，脫泡，流涎法涂于無紡布上，溶劑揮發(fā)30s后，浸入水浴中，凝膠固化24小時(shí)，室溫下自然干燥，制成底膜，測得Jo2=6.08×10-1cm3(STP)/cm2·s·cmHg，αO2/N2＝0.91。
實(shí)施例2PAN10g，溶于41g N-甲基吡咯烷酮有機(jī)溶劑中，再加入5.8g的聚乙二醇600添加劑，50℃下攪拌48小時(shí)，過濾，脫泡，流涎法涂層于無紡布上，室溫下溶劑揮發(fā)10分鐘后浸入水浴中，凝膠固化36小時(shí)，室溫下自然干燥，制得底膜，測得Jo2＝1.41×10-2m3(STP)/m2·s·MPag，αO2/N2＝0.92。
實(shí)施例3PAN10g，溶于45g二甲基甲酰胺有機(jī)溶劑中，再加入聚乙烯吡咯烷酮7g作為添加劑，55℃下攪拌72小時(shí)，過濾，脫泡，流涎法涂層于無紡布上，室溫下溶劑揮發(fā)15分鐘后浸入水浴中，凝膠固化72小時(shí)，50℃下真空干燥24小時(shí)，制得底膜，測得Jo2＝2.51×10-2m3(STP)/m2·s·MPa，αO2/N2＝0.93。
實(shí)施例4實(shí)施例1中的底膜覆蓋2％的LTV硅橡膠汽油溶液，在80℃下固化24小時(shí)，制得LTV硅橡膠/PAN復(fù)合氣體分離膜，測得Jo2＝1.43×10-3m3(STP)/m2·s·MPa，αO2/N2＝1.89。
實(shí)施例5實(shí)施例2中的底膜覆蓋3.5％的LTV硅橡膠正己烷溶液，在85℃下固化36小時(shí)，制得復(fù)合膜，測得Jo2＝9.42×10-4m3(STP)/m2·s·MPa，αO2/N2＝1.95。
實(shí)施例6實(shí)施例3中的底膜覆蓋5％的LTV硅橡膠汽油溶液，在95℃固化48小時(shí)，制得復(fù)合膜，測得Jo2＝7.47×10-4ma(STP)/m2·s·MPa，αO2/N2＝2.07。
實(shí)施例7在20℃下，將實(shí)施例4的復(fù)合膜裝入如圖1所示的工藝流程中的膜滲透池中，在蒸氣發(fā)生器中裝入丙酮，調(diào)節(jié)控制丙酮/N2混合氣流量為20ml/s，濃度為75％(V/V)，測得脫除率為87.7％。
實(shí)施例8在20℃下，將實(shí)施例7中的膜換成實(shí)施例5中所制復(fù)的復(fù)合膜，蒸氣發(fā)生器中改裝石油醚，其余皆同例7，測得脫除率為90.2％。
實(shí)施例9在20℃下，將實(shí)施例中的膜換成例6中所制得的復(fù)合膜，蒸氣發(fā)生器中改裝汽油，其余皆同例7，測得脫除率為92.2％。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合氣體分離膜，其特征在于該復(fù)合氣體分離膜由PAN聚丙烯腈基膜，覆蓋一層LTV硅橡膠膜構(gòu)成。
2.一種權(quán)利要求1所述復(fù)合氣體分離膜的制備方法，其特征在于制備過程如下(1)將PAN聚丙烯腈溶于N，N-二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇單甲醚、N-甲酰哌啶、N-N-二甲基乙酰胺、四氫呋喃之一種有機(jī)溶劑中，PAN的量占16～20％重量，50～100℃加熱攪拌均勻，真空脫泡，制成鑄膜液，涂覆于增強(qiáng)材料如無紡布上，相轉(zhuǎn)化水浴凝膠12～72小時(shí)，制成底膜；(2)將LTV硅橡膠溶于汽油、正己烷、丙酮、環(huán)己烷、石油醚之一種有機(jī)溶劑中，LTV硅橡膠的量占2～7％重量，制成鑄膜液，涂覆于上述底膜上，75～100℃加熱固化12～72小時(shí)。
3.按權(quán)利要求2所述復(fù)合氣體分離膜的制備方法，其特征在于PAN鑄膜液中加入甘油、鄰苯二甲酸二丁酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇600之一種作為添加劑，添加劑的加入量為5～10％重量。
4.權(quán)利要求1所述復(fù)合氣體分離膜用于分離回收有機(jī)蒸氣如丙酮、正庚烷、苯、乙酸乙酯。
全文摘要
一種復(fù)合氣體分離膜，其特征在于該復(fù)合氣體分離膜由PAN聚丙烯腈基膜，覆蓋一層LTV硅橡膠膜構(gòu)成。其制備過程如下(1)將PAN聚丙烯腈溶于有機(jī)溶劑中，PAN的量占16～20%重量，50～100℃加熱攪拌均勻，真空脫泡，制成鑄膜液，涂覆于增強(qiáng)材料如無紡布上，相轉(zhuǎn)化水浴凝膠12～72小時(shí)，制成底膜；(2)將LTV硅橡膠溶于有機(jī)溶劑中，LTV硅橡膠的量占2～7%重量，制成鑄膜液，涂覆于上述底膜上，75～100℃加熱固化12～72小時(shí)。本發(fā)明較單一的PAN聚丙烯腈或LTV硅橡膠膜具有更好的分離性能，并且特別適用于有機(jī)蒸氣的分離回收。
文檔編號B01D69/00GK1237475SQ9811402
公開日1999年12月8日 申請日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月29日
發(fā)明者劉桂香, 張?zhí)煸? 邢丹敏, 李暉, 田福聚 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所