專利名稱：氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子有機膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
半個世紀(jì)以來，膜分離完成了從實驗室到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，成為一項高效節(jié)能的新分離技術(shù)。20萬m3/d的反滲透雨水淡化工廠；24萬m3/d的電滲析苦咸水淡化工廠；用膜近萬平方米的大型超濾退漿(紡織業(yè))廢水處理工廠；2400m3/d的地表水微濾凈化工廠以及目前已有一千多套Prism中空纖維氦、氮、氫膜分離裝置投入運行等等，都可以說明膜分離技術(shù)的規(guī)模水平和重要作用。
目前，我國從事膜分離設(shè)備生產(chǎn)的單位已超過百家。我國的膜工業(yè)已初步形成。今后，將是生產(chǎn)廠由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變；由技術(shù)服務(wù)、承攬工程向產(chǎn)品系列化、服務(wù)社會化轉(zhuǎn)變；小型企業(yè)向大規(guī)模集團化轉(zhuǎn)變。
高分子有機膜在應(yīng)用領(lǐng)域遇到的最大的問題是由于膜污染而造成的分離性能下降，因此對高分子有機膜改性增強其分離性能和抗污染性成為人們研究的主要方向。降低濃差極化，提高膜的抗污染性能，維持膜性能穩(wěn)定并延長膜壽命，容易洗滌，增強膜的效率，節(jié)省能量是膜分離技術(shù)的發(fā)展主要動向之一。而實踐也表明，開發(fā)抗污染能力更強的膜及相應(yīng)的組器是相關(guān)工作者面臨的主要課題，也是膜技術(shù)向更高水平發(fā)展的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容
解決膜污染的根本途徑是制備抗污染性好的膜，鑄膜材料是其關(guān)鍵，為此本發(fā)明提供一種氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜及其制備方法。
本發(fā)明的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜的組分及含量為(所有百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù))芳香聚酰胺 10％～25％，有機溶劑65％～85％，氧化鋁顆粒(Al2O3) 0.1％～4％，分散劑 0.6％～8％，成孔劑 2％～8％。
將上述各組分制成本發(fā)明改性膜的生產(chǎn)方法是a、將芳香聚酰胺溶于有機溶劑中；b、在攪拌中均勻加入氧化鋁顆粒(其粒徑為1nm～10μm)粉末，然后立即加入分散劑，再加入成孔劑后進行超生震蕩，使氧化鋁顆粒均勻分散于溶液中；c、將上述溶液放入干燥箱中熟化、脫泡；d、在20～30℃的溫度下，用脫泡后的鑄膜液澆鑄成膜；e、澆鑄后的膜在干燥箱中蒸發(fā)10～15min，溫度為90～120℃，然后將其緩慢放入凝固液中浸泡，接著用蒸餾水漂洗干凈后用甲酸溶液處理3～5min；g、最后預(yù)壓成型，得到氧化鋁顆粒改性芳香聚酰胺分離膜。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、成膜工藝簡單、成熟，很容易實現(xiàn)并用于工業(yè)生產(chǎn)；2、氧化鋁顆粒(Al2O3)粉末的加入使芳香聚酰胺的表面能提高了15％，膜的親水性提高了35％；3、氧化鋁顆粒(Al2O3)粉末的加入，使得膜的出水通量提高30％；4、氧化鋁顆粒(Al2O3)加入在一定的程度上還抑制膜的大孔的形成，增加了膜的空間聯(lián)系，使膜的拉伸強度提高到110MP以上，膜的使用壽命提高了35％。
5、氧化鋁顆粒(Al2O3)粉末的加入對膜的微觀結(jié)構(gòu)沒有產(chǎn)生影響，保留了芳香聚酰胺分離膜原來的物化穩(wěn)定性，耐強堿，耐油脂，耐有機溶劑，機械強度極好的特性；6、氧化鋁顆粒粉末加入量少，制備成本提高很少。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜的組分及含量為芳香聚酰胺10～25wt.％、有機溶劑65～85wt.％、氧化鋁顆粒(Al2O3)0.1～4wt.％、分散劑0.6～8wt.％、成孔劑2～8wt.％。
本實施方式中，所述芳香聚酰胺的分子量為10000～1000000道爾頓。
本實施方式中，所述氧化鋁顆粒的粒徑為1nm～10μm，最佳為5nm～50nm。
本實施方式中，所述有機溶劑為N-N二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或丙酮等，優(yōu)選N-N二甲基乙酰胺。
本實施方式中，所述成孔劑為氯化鋰、氯化銨、硫酸鈉或PEG等，優(yōu)選氯化鋰。
本實施方式中，所述分散劑為六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或檸檬酸，其最佳的是六偏磷酸鈉。
本實施方式中，所述氧化鋁顆粒粒徑為1nm～10μm。
本實施方式中，所述分離膜可以為微濾膜、超濾膜、反滲透膜或納濾膜；也可以為平板膜、管式膜、中空纖維素膜、毛細(xì)管膜或螺旋卷式膜。
具體實施例方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是，氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜的組分及含量為芳香聚酰胺10wt.％、有機溶劑81wt.％、氧化鋁顆粒(Al2O3)0.4wt.％、分散劑0.6wt.％、成孔劑8wt.％。
具體實施例方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是，氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜的組分及含量為芳香聚酰胺25wt.％、有機溶劑65wt.％、氧化鋁顆粒(Al2O3)2wt.％、分散劑6wt.％、成孔劑2wt.％。
具體實施例方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是，氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜的組分及含量為芳香聚酰胺18wt.％、有機溶劑72wt.％、氧化鋁顆粒(Al2O3)3wt.％、分散劑2wt.％、成孔劑5wt.％。
具體實施例方式
五本實施方式按照如下方法制備氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜a、將芳香聚酰胺溶于有機溶劑中。
b、在攪拌中均勻加入氧化鋁顆粒(其粒徑1nm-10μm)粉末，然后立即加入分散劑，再加入成孔后用超生震蕩一段時間，使納米氧化鋁(Al2O3)顆粒均勻分散于溶液中。
c、放入干燥箱中熟化2d，第一天攪拌2-4次，第二天靜置1d，以濾去雜質(zhì)并脫泡。
d、在20-30℃下，用脫泡后的鑄膜液澆鑄成膜，應(yīng)避免空氣瑞動，夾帶氣泡。
e、澆鑄后的膜在干燥箱中蒸發(fā)10～15min，溫度90～120℃，然后將其緩慢放入凝固液(水)中。
f、將膜在凝固液中浸泡24h，接著用蒸餾水漂洗干凈后用90～95wt.％的甲酸處理3～5min以代替熱處理。
g、最后在0.2MPa下，預(yù)壓2h，得到的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜的組分及含量為芳香聚酰胺10～25wt.％、有機溶劑65～85wt.％、氧化鋁顆粒0.1～4wt.％、分散劑0.6～8wt.％、成孔劑2～8wt.％。
具體實施例方式
六將8.5g芳香聚酰胺及39.5g二甲基乙酰胺，混合攪拌并加熱，至高分子材料完全溶解。在攪拌中均勻加入0.17g氧化鋁顆粒(Al2O3)粉末，然后立即加入0.085g分散劑六偏磷酸鈉，再加2g氯化鋰(LiCl)后用超生震蕩30min，使氧化鋁顆粒(Al2O3)均勻分散于溶液中。放入干燥箱中熟化2d，第一天攪拌2～4次，第二天靜置1d，以濾去雜質(zhì)并脫泡。在室溫20～25℃下，用L-5相轉(zhuǎn)化法在玻璃板上流延成膜，應(yīng)避免空氣振動，夾帶氣泡。將鑄好的膜在干燥箱中蒸發(fā)15min，溫度100℃，然后將其緩慢放入凝固液中凝固。將膜在凝固液中浸泡24h，接著用蒸餾水漂洗干凈后用95％的甲酸處理3min以代替熱處理。最后在0.2MPa下，預(yù)壓2h制得平板分離膜。
具體實施例方式
七將8.5g芳香聚酰胺及39.5g二甲基乙酰胺，混合攪拌并加熱，至高分子材料完全溶解。在攪拌中均勻加入0.26g氧化鋁顆粒(Al2O3)粉末，然后立即加入0.085g分散劑六偏磷酸鈉，再加2g氯化鋰(LiCl)后用超生震蕩30min，使氧化鋁顆粒(Al2O3)均勻分散于溶液中。放入干燥箱中熟化2d，第一天攪拌2～4次，第二天靜置1d，以濾去雜質(zhì)并脫泡。在室溫20～25℃下，用L-S相轉(zhuǎn)化法在玻璃板上流延成膜，應(yīng)避免空氣振動，夾帶氣泡。將鑄好的膜在干燥箱中蒸發(fā)15min，溫度100℃，然后將其緩慢放入凝固液中凝固。將膜在凝固液中浸泡24h，接著用蒸餾水漂洗干凈后用95％的甲酸處理3min以代替熱處理。最后在0.2MPa下，預(yù)壓2h制得平板分離膜。
具體實施例方式
八將8.5g芳香聚酰胺及40g二甲基乙酰胺，混合攪拌并加熱，至高分子材料完全溶解。在攪拌中均勻加入0.17g氧化鋁顆粒(Al2O3)粉末，然后立即加入0.085g分散劑六偏磷酸鈉，再加1.5g氯化鋰(LiCl)后用超生震蕩30min，使氧化鋁顆粒(Al2O3)均勻分散于溶液中。放入干燥箱中熟化2d，第一天攪拌2～4次，第二天靜置1d，以濾去雜質(zhì)并脫泡。在室溫20～25℃下，用L-S相轉(zhuǎn)化法在玻璃板上流延成膜，應(yīng)避免空氣振動，夾帶氣泡。將鑄好的膜在干燥箱中蒸發(fā)15min，溫度100℃，然后將其緩慢放入凝固液中凝固。將膜在凝固液中浸泡24h，接著用蒸餾水漂洗干凈后用95％的甲酸處理3min以代替熱處理。最后在0.2MPa下，預(yù)壓2h制得平板分離膜。
具體實施例方式
九將8.5g芳香聚酰胺及40g二甲基乙酰胺，混合攪拌并加熱，至高分子材料完全溶解。在攪拌中均勻加入0.26g氧化鋁顆粒(Al2O3)粉末，然后立即加入0.085g分散劑六偏磷酸鈉，再加1.5g氯化鋰(LiCl)后用超生震蕩30min，使氧化鋁顆粒(Al2O3)均勻分散于溶液中。放入干燥箱中熟化2d，第一天攪拌2～4次，第二天靜置1d，以濾去雜質(zhì)并脫泡。在室溫20～25℃下，用L-S相轉(zhuǎn)化法在玻璃板上流延成膜，應(yīng)避免空氣振動，夾帶氣泡。將鑄好的膜在干燥箱中蒸發(fā)15min，溫度100℃，然后將其緩慢放入凝固液中凝固。將膜在凝固液中浸泡24h，接著用蒸餾水漂洗干凈后用95％的甲酸處理3min以代替熱處理。最后在0.2MPa下，預(yù)壓2h制得平板分離膜。
具體實施例方式
十將8.5g芳香聚酰胺及39.5g二甲基乙酰胺，混合攪拌并加熱，至高分子材料完全溶解。在攪拌中均勻加入0.22g氧化鋁顆粒(Al2O3)粉末，然后立即加入0.085g分散劑六偏磷酸鈉，再加2g氯化鋰(LiCl)后用超生震蕩30min，使氧化鋁顆粒(Al2O3)均勻分散于溶液中。放入干燥箱中熟化2d，第一天攪拌2～4次，第二天靜置1d，以濾去雜質(zhì)并脫泡。在室溫20～25℃下，用L-S相轉(zhuǎn)化法在環(huán)氧多孔管中流延成膜成膜，應(yīng)避免空氣振動，夾帶氣泡。將鑄好的膜在干燥箱中蒸發(fā)15min，溫度100℃，然后將其緩慢放入凝固液中凝固。將膜在凝固液中浸泡24h，接著用蒸餾水漂洗干凈后用95％的甲酸處理3min以代替熱處理。最后在0.2MPa下，預(yù)壓2h后裝上套管制得管式分離膜。
具體實施例方式
十一將8.5g芳香聚酰胺及40g二甲基乙酰胺，混合攪拌并加熱，至高分子材料完全溶解。在攪拌中均勻加入0.22g氧化鋁顆粒(Al2O3)粉末，然后立即加入0.085g分散劑六偏磷酸鈉，再加1.5g氯化鋰(LiCl)后用超生震蕩30min，使氧化鋁顆粒(Al2O3)均勻分散于溶液中。放入干燥箱中熟化2d，第一天攪拌2～4次，第二天靜置1d，以濾去雜質(zhì)并脫泡。在室溫20～25℃下，用L-S相轉(zhuǎn)化法在環(huán)氧多孔管中流延成膜成膜，應(yīng)避免空氣振動，夾帶氣泡。將鑄好的膜在干燥箱中蒸發(fā)15min，溫度100℃，然后將其緩慢放入凝固液中凝固。將膜在凝固液中浸泡24h，接著用蒸餾水漂洗干凈后用95％的甲酸處理3min以代替熱處理。最后在0.2MPa下，預(yù)壓2h后裝上套管制得管式分離膜。
權(quán)利要求
1.氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜，其特征在于所述共混分離膜由如下成分組成芳香聚酰胺10～25wt.％、有機溶劑65～85wt.％、氧化鋁顆粒0.1～4wt.％、分散劑0.6～8wt.％、成孔劑2～8wt.％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜，其特征在于所述有機溶劑為N-N二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或丙酮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜，其特征在于所述成孔劑為氯化鋰、氯化銨、硫酸鈉或PEG。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜，其特征在于所述分散劑為六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或檸檬酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜，其特征在于所述二氧化鈦顆粒其粒徑為1nm～10μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜，其特征在于所述分離膜為微濾膜、超濾膜、反滲透膜或納濾膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜，其特征在于所述分離膜為平板膜、管式膜、中空纖維素膜、毛細(xì)管膜或螺旋卷式膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜，其特征在于所述芳香聚酰胺的分子量為10000～1000000道爾頓。
9.權(quán)利要求1所述氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜的制備方法，其特征在于所述方法為a、將芳香聚酰胺溶于有機溶劑中；b、在攪拌中均勻加入氧化鋁顆粒粉末，然后立即加入分散劑，再加入成孔劑后進行超生震蕩，使氧化鋁顆粒均勻分散于溶液中；c、將上述溶液放入干燥箱中熟化、脫泡；d、在20～30℃的溫度下，用脫泡后的鑄膜液澆鑄成膜；e、澆鑄后的膜在干燥箱中蒸發(fā)10～15min，溫度為90～120℃，然后將其緩慢放入凝固液中浸泡，接著用蒸餾水漂洗干凈后用甲酸溶液處理3～5min；g、最后預(yù)壓成型，得到氧化鋁顆粒改性芳香聚酰胺分離膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜的制備方法，其特征在于所述凝固液為水。
全文摘要
氧化鋁顆粒/芳香聚酰胺共混分離膜及其制備方法，涉及一種高分子有機膜及其制備方法。為了解決膜污染，本發(fā)明分離膜由芳香聚酰胺10～25wt.％、有機溶劑65～85wt.％、氧化鋁顆粒0.1～4wt.％、分散劑0.6～8wt.％、成孔劑2～8wt.％組成，制備方法為將芳香聚酰胺溶于有機溶劑中，在攪拌中加入氧化鋁顆粒、分散劑、成孔劑超生震蕩；放入干燥箱中熟化、脫泡；澆鑄成膜；澆鑄后的膜在干燥箱中蒸發(fā)，然后放入凝固液中浸泡，接著用蒸餾水漂洗干凈后用甲酸溶液處理；最后預(yù)壓成型。本發(fā)明不僅保留了芳香聚酰胺分離膜原來優(yōu)良的特性，還很好的改善了芳香聚酰胺分離膜的表面能，增強了膜的親水性，提高了膜的抗污染性。
文檔編號B01D71/56GK1923347SQ200610010480
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者于水利, 呂慧, 趙晴 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)