本发明涉及膜分离
技术领域：
，具体涉及一种聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜制备方法。
背景技术：
传统的酯化反应会受到热力学平衡的限制，存在反应时间长，原料转化率和产物收率低，加之后期产物的分离，又会增加设备投资。因此，制备一种双功能催化-渗透汽化膜，在催化反应的同时原位渗透汽化分离产物，打破热力学平衡的限制，对于简化工艺过程，提高原料转化率，减少能量消耗和投资费用是十分必要的。聚乙烯醇(pva)是一种超亲水性高分子聚合物，价格便宜，具有化学稳定性、热稳定性等优点，是一种应用广泛的膜材料之一。由于pva在水中极易发生溶胀，所以交联pva是十分必要的，pva膜通常制备成致密的结构，致密的结构使得其通量较少，因此制备具有非对称结构的pva膜可以增加通量，是当今研究的热点5-磺基水杨酸(sa)是一种性质稳定的催化剂，其分子结构中具有催化性良好的磺酸基团并且sa分子中的羧基与pva上的羟基可以发生反应的同时保持分子原有的催化基团。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明提供了聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜制备方法，所述制备方法包括以下步骤，(1)铸膜液的配置：将聚乙烯醇加入纯水中配制成水溶液，加入与聚乙烯醇按照质量比为1:10的聚乙二醇，再将三口烧瓶放置在水浴中加热至90℃，机械搅拌6h，冷却至室温，静置脱泡24h；(2)pva渗透汽化单功能膜制备：将制备好的铸膜液倾倒在干净、平整的玻璃板上，用预设好的两端具有一定厚度的玻璃棒刮制成膜，蒸发时间为60s，将玻璃板连同上面刮制的铸膜液一同放进凝胶浴异丙醇中进行凝胶，72h后将膜取出，然后放在55℃的真空干燥箱中进行烘干处理12h，生成非对称膜；配置戊二醛丙酮溶液，将pva非对称膜浸泡到戊二醛丙酮溶液中，采用盐酸作为催化剂，在室温下交联反应30min，取出交联后的pva非对称膜后放在55℃的真空干燥箱真空烘干，得到pva渗透汽化单功能膜；(3)pva催化-渗透汽化双功能膜制备：称量5-磺基水杨酸，将5-磺基水杨酸溶于乙醇中，采用h2so4作为催化剂，将单功能的非对称膜浸入5-磺基水杨酸的醇溶液中，24h后取出膜，并用乙醇溶液冲掉膜表面未反应的5-磺基水杨酸和催化剂硫酸，取出所制备的催化-渗透汽化双功能膜真空烘干。优选地，上述步骤(1)中聚乙烯醇聚合度为1750±50。优选地，上述步骤(1)中聚乙烯醇水溶液质量分数为8％-12％。优选地，上述步骤(2)中戊二醛丙酮溶液中戊二醛质量分数为4％。优选地，上述步骤(2)中采用质量分数为1％的盐酸作为催化剂。优选地，上述步骤(3)中pva渗透汽化单功能膜与5-磺基水杨酸摩尔比为1:1。本发明的有益效果为：本发明提供的聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜催化效率高，分离效果好，在催化酯化反应同时原位渗透汽化分离产物，打破酯化反应的平衡限制，提高原料转化率和酯收率，能够充分利用原材料，节约成本；所得混合物中酯含量高，后期分离操作简单，分离操作费用低，有利于降低企业操作成本投入。本发明提供的聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜在乙酸乙酯脱水以及乙酸和乙醇的酯化反应中有具有较好的应用价值。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：本发明提供了聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜制备方法，制备方法如下，将8gpva溶解在92g水中，温度保持在90℃以上，加入0.8g聚乙二醇，搅拌时间6h至完全溶解，待混合溶液冷却后静置脱泡。将制备好的铸膜液倾倒在干净平整的玻璃板上刮制成膜，室温下蒸发60s后，将玻璃板放入异丙醇中凝胶72h，取出后在55℃的真空干燥箱中干燥。将膜置于4wt.％的戊二醛丙酮溶液中，催化交联反应的催化剂是1wt.％的盐酸(hcl)在室温下反应30min，取出交联后的pva非对称膜后，继续在55℃的温度下进行真空烘干，即得到具有稳定结构的非对称pva膜。将上述渗透汽化膜用于分离乙酸乙酯-水体系，得到渗透通量600g/m2h，分离因子268。实施例2：本发明提供了聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜制备方法，制备方法如下，将10gpva溶解在90g水中，温度保持在90℃以上，加入1g聚乙二醇，搅拌时间6h至完全溶解，待混合溶液冷却后静置脱泡。将制备好的铸膜液倾倒在干净平整的玻璃板上刮制成膜，室温下蒸发60s后，将玻璃板放入异丙醇中凝胶72h，取出后在55℃的真空干燥箱中干燥。将膜置于4wt.％的戊二醛丙酮溶液中，催化交联反应的催化剂是1wt.％的盐酸(hcl)在室温下反应30min，取出交联后的pva非对称膜后，继续在55℃的温度下进行真空烘干，即得到具有稳定结构的非对称pva膜。将上述渗透汽化膜用于分离乙酸乙酯-水体系，得到渗透通量560g/m2h，分离因子355。实施例3：本发明提供了聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜制备方法，制备方法如下，将11gpva溶解在89g水中，温度保持在90℃以上，加入1.1g聚乙二醇，搅拌时间6h至完全溶解，待混合溶液冷却后静置脱泡。将制备好的铸膜液倾倒在干净平整的玻璃板上刮制成膜，室温下蒸发60s后，将玻璃板放入异丙醇中凝胶72h，取出后在55℃的真空干燥箱中干燥。将膜置于4wt.％的戊二醛丙酮溶液中，催化交联反应的催化剂是1wt.％的盐酸(hcl)在室温下反应30min，取出交联后的pva非对称膜后，继续在55℃的温度下进行真空烘干，即得到具有稳定结构的非对称pva膜。将上述渗透汽化膜用于分离乙酸乙酯-水体系，得到渗透通量492g/m2h，分离因子384。实施例4：本发明提供了一种聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜制备方法，制备方法如下，将12gpva溶解在88g水中，温度保持在90℃以上，加入1.2g聚乙二醇，搅拌时间6h至完全溶解，待混合溶液冷却后静置脱泡。将制备好的铸膜液倾倒在干净平整的玻璃板上刮制成膜，室温下蒸发60s后，将玻璃板放入异丙醇中凝胶72h，取出后在55℃的真空干燥箱中干燥。将膜置于4wt.％的戊二醛丙酮溶液中，催化交联反应的催化剂是1wt.％的盐酸(hcl)在室温下反应30min，取出交联后的pva非对称膜后，继续在55℃的温度下进行真空烘干，即得到具有稳定结构的非对称pva膜。将上述渗透汽化膜用于分离乙酸乙酯-水体系，得到渗透通量457g/m2h，分离因子428。实施例5：本发明提供了一种聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜制备方法，制备方法如下，将8gpva溶解在92g水中，温度保持在90℃以上，加入0.8g聚乙二醇，搅拌时间6h至完全溶解，待混合溶液冷却后静置脱泡。将制备好的铸膜液倾倒在干净平整的玻璃板上刮制成膜，室温下蒸发60s后，将玻璃板放入异丙醇中凝胶72h，取出后在55℃的真空干燥箱中干燥。将膜置于4wt.％的戊二醛丙酮溶液中，催化交联反应的催化剂是1wt.％的盐酸(hcl)在室温下反应30min，取出交联后的pva非对称膜后，继续在55℃的温度下进行真空烘干，即得到具有稳定结构的非对称pva膜。按照pva和5-磺基水杨酸摩尔比1:1的量混合，将5-磺基水杨酸溶于乙醇，然后将上一步制备的非对称膜浸入5-磺基水杨酸的醇溶液中，硫酸作为催化剂，24h后取出膜，用乙醇溶液充分冲掉未反应的5-磺基水杨酸和催化剂硫酸后，将膜浸泡在纯乙醇溶液中，为了使未参加反应的sa充分析出，即得到催化膜。将上述催化膜用于分离乙酸乙酯-水体系，得到通量797g/m2h，分离因子353。表1实施例1-5聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜的通量和分离因子情况实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5通量(g/m2h)600560492457797分离因子268355384428353测量实施例1-5所制备的聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜，测量所得到膜的通量和分离因子，由表1所示。由表1可知，将实施例1-5制备出的聚乙烯醇双功能非对称催化-渗透汽化膜通量大于等于450，分离因子大于等于250。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12