高结合度硅橡胶复合膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于渗透汽化优先透过醇的硅橡胶复合膜的制备方法，属于渗透汽化膜分离领域。
【背景技术】
[0002]在有机分子的分离行业，如发酵液中分离有机代谢产物、从废水中分离甲苯等，渗透汽化过程被视为经济有效的分离方式，而在渗透汽化应用领域，其关键的核心在于渗透汽化膜，优秀的渗透汽化膜不仅在选择性和通量要有良好的表现，而且机械强度也要达到一定的要求。为实现分离度和通量上的统一，目前优先透醇的渗透汽化膜采用复合膜的制备方式得到，但支承层和分离层的材料属性不同，容易出现支承层和分离层的分离，机械性能不够稳定。
[0003]细菌纤维素是一种新型的纳米生物材料，具有高结晶度、高拉伸强度和高弹性模量等性能，应用广泛。目前细菌纤维素已经应用于食品、造纸、生物医学材料、声音振动膜以及污水处理等领域，已经成为了国际上的研究热点之一，但在渗透汽化行业的应用还处在初始阶段。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对以上关键问题，提供一种高结合度硅橡胶复合膜的制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明所设计的高结合度硅橡胶复合膜是由支承层、连接层和分离层构成；所述支承层为聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜中的一种；所述连接层为网状细菌纤维素；所述分离层为疏水性的硅橡胶。
[0006]本发明还提供了制备该高结合度硅橡胶复合膜的方法，包括以下步骤:
(1)用去离子水将支承层冲洗之中性，放入含有600PPM次氯酸钠的水溶液中浸泡30min，然后用无菌水冲洗干净，并放置于无菌水中备用；
(2)培养基灭菌后，接入代谢产生细菌纤维素的木醋杆菌，于25-30°C震荡培养6-12h，然后无菌条件下将无菌处理后的支承层浸入培养液中，继续震荡0.5-lh，取出支承层，并将支承层于25-30°C温度、60-70RH%湿度条件下静置培养3_6天，再取出支承层，于0.1M的NaOH溶液中浸泡lh，然后用去离子水反复冲洗至中性，最后经干燥脱水后得支承层和连接层的复合体；所述培养基组成为:葡萄糖l_3wt%、酵母粉0.5-lwt%、酒精2-4wt%、疏水纳米碳酸钙0.01-0.lwt%，余量为水；所述干燥可以是真空冷冻干燥或微波干燥；
(3)将硅橡胶铸膜液倒在支承层和连接层的复合体表面刮膜，刮膜的时候使连接层位于支承层和铸膜液中间，常温晾干，然后放入真空烘箱内在30-110°C下真空干燥至完全交联，制得硅橡胶复合膜；
其中，所述的支承层是聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜中的一种；
所述的疏水纳米碳酸钙可以由以下方法制备得到:在搅拌的条件下将干燥后的纳米碳酸钙加入10倍去离子水中，80°c条件下搅拌使均匀分散，后加入改性剂，80°C下搅拌反应l-12h，过滤，后用溶剂正己烷反复清洗纳米碳酸钙，去除多余改性剂，置于80°C真空烘箱中烘干，研磨后得到疏水纳米碳酸钙；所述改性剂为油酸和硬脂酸中的一种，所述改性剂与纳米碳酸钙质量比为0.01-0.1:1 ；
所述的硅橡胶铸膜液可以由以下方法制备得到:将聚二甲基硅氧烷溶于正己烷中，搅拌均匀后加入交联剂混合搅拌0.5-2小时，再加入催化剂，后补充加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的浓度为5-10wt%，室温搅拌8-16小时，离心、脱泡制成铸膜液；所述交联剂为正硅酸乙酯、苯基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷和辛基三甲氧基硅烷中的任意一种，所述交联剂与聚二甲基硅氧烷的质量比为0.05-0.1:1 ;所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述催化剂与聚二甲基硅氧烷的质量比为0.01-0.05:1。
[0007]与现有技术相比，本发明在分离层和支承层之间引入了疏水改性的细菌纤维素层作为连接层，形成支承层、连接层和分离层的有机体，解决了分离层与支撑层易分离的问题。同时，疏水改性的连接层的引入，提高了该复合膜对有有机小分子的选择性，分离因子得到提高，具有广阔的工业应用前景。
【具体实施方式】
[0008]以下结合具体实例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0009]实施例1:
本实施例的高结合度硅橡胶复合膜是由聚偏氟乙烯膜(支承层)、细菌纤维素连接层和硅橡胶分离层构成；
该高结合度硅橡胶复合膜的方法，包括以下步骤:
(1)用去离子水将聚偏氟乙烯膜冲洗之中性，放入含有600PPM次氯酸钠的水溶液中浸泡30min，然后用无菌水冲洗干净，并放置于无菌水中备用；
(2)培养基灭菌后，接入代谢产生细菌纤维素的木醋杆菌，于30°C震荡培养6h，然后无菌条件下将无菌处理后的支承层浸入培养液中，继续震荡0.5h，取出支承层，并将支承层于30°C温度、70RH%湿度条件下静置培养3天，再取出支承层，于0.1M的NaOH溶液中浸泡lh，然后用去离子水反复冲洗至中性，最后经真空冷冻干燥脱水后得支承层和连接层的复合体；所述培养基组成为:葡萄糖lwt%、酵母粉0.5wt%、酒精4wt%、疏水纳米碳酸|丐0.01wt%,余量为水；
(3)将硅橡胶铸膜液倒在支承层和连接层的复合体表面刮膜，刮膜的时候使连接层位于支承层和铸膜液中间，常温晾干，然后放入真空烘箱内在30°C下真空干燥至完全交联，制得硅橡胶复合膜；
所述的疏水纳米碳酸钙可以由以下方法制备得到:在搅拌的条件下将1g干燥后的纳米碳酸钙加入10g去离子水中，80°C条件下搅拌使均匀分散，后加入0.1g油酸，80°C下搅拌反应lh，过滤，后用溶剂正己烷反复清洗纳米碳酸钙，去除多余油酸，置于80°C真空烘箱中烘干，研磨后得到疏水纳米碳酸钙；
所述的硅橡胶铸膜液可以由以下方法制备得到:将聚二甲基硅氧烷溶于正己烷中，加入交联剂正硅酸乙酯混合搅拌0.5小时，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡，后补充加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的浓度为5wt%，室温搅拌8小时，离心、脱泡制成铸膜液；所述交联剂与聚二甲基硅氧烷的质量比为0.05:1 ;所述催化剂与聚二甲基硅氧烷的质量比为 0.01:1。
[0010]实施例2:
本实施例的高结合度硅橡胶复合膜是由聚四氟乙烯膜(支承层)、细菌纤维素连接层和硅橡胶分离层构成；
该高结合度硅橡胶复合膜的方法，包括以下步骤:
(1)用去离子水将聚四氟乙烯膜冲洗之中性，放入含有600PPM次氯酸钠的水溶液中浸泡30min，然后用无菌水冲洗干净，并放置于无菌水中备用；
(2)培养基灭菌后，接入代谢产生细菌纤维素的木醋杆菌，于25°C震荡培养12h，然后无菌条件下将无菌处理后的支承层浸入培养液中，继续震荡lh，取出支承层，并将支承层于25°C温度、60RH%湿度条件下静置培养6天