专利名称：高性能聚电解质-二氧化硅纳米复合物渗透汽化膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及聚电解质纳米材料的制备和膜分离领域，尤其涉及一种高性能聚电解
质-二氧化硅纳米复合物渗透汽化膜的制备方法。
背景技术：
无机纳米材料与有机高分子材料复合，可以提高高分子材料的热力学稳定性和力
学强度。在众多高分子纳米杂化材料中，对于二氧化硅作为高分子纳米填料的研究经久不
衰。由于纳米二氧化硅奇特的物理、化学性质和潜在的应用前景日益受到人们的关注。目
前，二氧化硅在高性能材料、能源利用、催化学等许多方面的应用都进行了深入的研究，并
取得了很大进展。无机纳米_高分子复合膜是膜分离领域研究的新方向。 渗透汽化(Perv即oration，简称PV)由Kober于1917年提出的，是一种重要的膜
分离过程。PV是一种利用液体混合物中各组分在致密膜内溶解、扩散性能的不同而使之分
离的膜过程。PV于90年代开始实现工业化。与传统的精馏、吸附、萃取等分离工艺相比，它
具有分离效率高、设备简单、操作方便、能耗低等优点。PV在近沸点混合物、共沸物和温度敏
感性高的混合体系的分离中更显示其独特的优势。 有机物脱水普遍存在于化工领域中，如乙醇脱水、异丙醇脱水和丁醇脱水等体系。 许多水溶或亲水性高分子被用于有机物脱水的PV膜研究，如PVA1、P4VP和PAM等。通过改 性的方法使PVAL带有荷电性，然后共混，提高了 PVAL膜的性能。 聚电解质(天然或合成)是一类含有可离解结构单元的亲水或水溶性高分子材 料，其种类繁多且广泛用于有机物脱水。由于单一的聚电解质水溶性好，膜的稳定性差；通 过交联反应在一定程度上提高了膜的稳定性，但膜渗透性能降低。据国内外文献报道，用于 有机物脱水的正-负聚电解质膜的制备方法有三种(l)自组装方法，即相反电荷的两种聚 电解质通过层层自组装(LbL)法制备的层层自组装膜；(2)共混法，即在酸性条件下，通过 溶液共混法制备两种弱聚电解质的共混膜；(3)两次层层涂刮法，其制备工艺是，先在支撑 底膜上刮上一种聚电解质铸膜液，待其微干后在其表面刮涂上第二种带相反电荷的聚电解 质铸膜液，或将其浸入第二种聚电解质溶液中。在双层复合物膜的界面处，由正、负离子的 静电作用，形成了离子交联结构，从而提高了双层复合物膜的分离性能，也改善其机械力学 性能。聚电解质络合物通过大分子阴离子和阳离子库仑力作用产生了一定的物理交联，不 易发生小分子反离子流失现象，因此分离性能稳定。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高性能聚电解质_ 二氧化硅复合 物渗透汽化膜的制备方法。 聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物分离膜的制备方法包括如下步骤 1)将0.4 4质量份的阳离子聚电解质在50 8(TC下真空干燥6 10h，阳离子
3聚电解质为壳聚糖、聚烯丙基胺、聚二甲基烯丙基铵、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酰氧乙基三 甲基氯化铵、聚乙烯基吡啶烷基卤化铵或阳离子纤维素； 2)取0. 2 2质量份上述干燥后的阳离子聚电解质溶解于100 2000质量份水 中，加入0. 04 0. 5质量份盐酸； 3)将0. 5 5质量份的阴离子聚电解质在50 8(TC下真空干燥6 10h，阴离子 聚电解质为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、海藻酸钠、聚甲基丙烯酸钠或聚磷酸钠；
4)取0.2 2质量份上述干燥后的阴离子聚电解质溶于100 2000质量份水中， 加入0. 04 0. 5质量份盐酸； 5)将0. 02 0. 5质量份纳米二氧化硅超声下分散于阳离子聚电解质溶液中；将 包含有纳米二氧化硅的阳离子聚电解质溶液滴加入阴离子聚电解质溶液中，得到聚电解 质_ 二氧化硅纳米复合物； 6)将聚电解质-二氧化硅纳米复合物用无水乙醇洗涤后，在60 80°C下干燥6
10h ; 7)将0. 2 1质量份聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物和0. 03 0. 2质量份的氢氧 化钠加入到10 50质量份水中，溶解后得到铸膜液，将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后 均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物的分离膜。
所述的聚电解质-二氧化硅纳米复合物中的阳离子聚电解质的含量为10 30 % 。 所述的聚电解质-二氧化硅纳米复合物中的纳米二氧化硅的含量为O. 1 15%。所述的聚 乙烯基吡啶烷基卤化铵的烷基为甲基、乙基、丙基或丁基，卤素为溴或氯。
本发明的聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物原材料廉价易得，其复合物分离膜制备 方法简单，并具有优良的结构性能，在分离有机物/水混合体系中，表现出了高的渗透性和 选择性。 本发明把聚电解质复合物高分离性能与纳米二氧化硅的优点相结合，制备出了聚 电解质和碳纳米管的组成可控，膜的结构均一，具有高分离因子和通量，以及良好的稳定性 和优异的力学性能渗透汽化膜。
具体实施方式
实施例1 将0. 5质量份羧甲基纤维素钠在5(TC下真空干燥10h， 300rpm磁力搅拌速度下将 0. 25质量份干燥后的羧甲基纤维素钠溶于IOO质量份水中，配成羧甲基纤维素钠溶液，加 入O. 04质量份盐酸。将0. 4质量份壳聚糖在8(TC下真空干燥6h，300rpm磁力搅拌速度下将 0. 2质量份干燥后的壳聚糖溶于100质量份水中，配成壳聚糖溶液，加入0. 04质量份盐酸。 将0.02质量份纳米二氧化硅超声下(IOOW功率)分散于壳聚糖溶液中；800rpm搅拌速度 下将包含有纳米二氧化硅的壳聚糖溶液滴加入羧甲基纤维素钠溶液中，得到壳聚糖/羧甲 基纤维素钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，6(TC下干燥10h。将0. 2质量份壳聚糖 /羧甲基纤维素钠-二氧化硅纳米复合物和0. 03质量份氢氧化钠加入到IO质量份水中，溶 解后得到铸膜液。将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得 到皮层为聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt %异丙醇-混 合体系渗透汽化脱水性能为渗透通量为1850. 3g/tfh，透过液中水的浓度为99. 33wt% .
4
实施例2 将5质量份羧甲基纤维素钠在8(TC下真空干燥6h， 300rpm磁力搅拌速度下将2质 量份干燥后的羧甲基纤维素钠溶于2000质量份水中，配成羧甲基纤维素钠溶液，加入0. 5 质量份盐酸。将4质量份壳聚糖在5(TC下真空干燥6h，300rpm磁力搅拌速度下将2质量 份干燥后的壳聚糖溶于200质量份水中，配成壳聚糖溶液，加入0. 5质量份盐酸。将0. 5质 量份纳米二氧化硅超声下(IOOW功率)分散于壳聚糖溶液中；800rpm搅拌速度下将包含 有纳米二氧化硅的壳聚糖溶液滴加入羧甲基纤维素钠溶液中，得到壳聚糖/羧甲基纤维素 钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，8(TC下干燥6h。将1质量份壳聚糖/羧甲基纤维 素钠-二氧化硅纳米复合物和0. 2质量份氢氧化钠加入到50质量份水中，溶解后得到铸膜 液。将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电 解质-二氧化硅纳米复合物的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混合体系渗透 汽化脱水性能为渗透通量为1772. lg/tfh，透过液中水的浓度为99. 25wt% .
实施例3 将0. 5质量份聚丙烯酸钠在5(TC下真空干燥8h， 300rpm磁力搅拌速度下将0. 25 质量份干燥后的聚丙烯酸钠溶于100质量份水中，配成聚丙烯酸钠溶液，加入0. 04质量份 盐酸。将0. 4质量份聚烯丙基胺在6(TC下真空干燥10h， 300rpm磁力搅拌速度下将0. 2质量 份干燥后的聚烯丙基胺溶于IOO质量份水中，配成聚烯丙基胺溶液，加入O. 04质量份盐酸。 将0.02质量份纳米二氧化硅超声下(IOOW功率)分散于聚烯丙基胺溶液中；800rpm搅拌速 度下将包含有纳米二氧化硅的聚烯丙基胺溶液滴加入聚丙烯酸钠溶液中，得到聚烯丙基胺 /聚丙烯酸钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，6(TC下干燥8h。将0. 2质量份聚烯丙 基胺/聚丙烯酸钠_ 二氧化硅纳米复合物和0. 03质量份氢氧化钠加入到10质量份水中，溶 解后得到铸膜液。将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得 到皮层为聚电解质-二氧化硅纳米复合物的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混 合体系渗透汽化脱水性能为渗透通量为1693. 5g/tfh，透过液中水的浓度为99. 02wt% .
实施例4 将5质量份羧甲基纤维素钠在8(TC下真空干燥6h， 300rpm磁力搅拌速度下将2质 量份干燥后的羧甲基纤维素钠溶于2000质量份水中，配成羧甲基纤维素钠溶液，加入0. 5 质量份盐酸。将4质量份聚二甲基烯丙基铵在5(TC下真空干燥10h， 300rpm磁力搅拌速度 下将2质量份干燥后的聚二甲基烯丙基铵溶于2000质量份水中，配成聚二甲基烯丙基铵溶 液，加入0.5质量份盐酸。将0. 5质量份纳米二氧化硅超声下(IOOW功率)分散于聚二甲 基烯丙基铵溶液中；800rpm搅拌速度下将包含有纳米二氧化硅的聚二甲基烯丙基铵溶液 滴加入羧甲基纤维素钠溶液中，得到聚二甲基烯丙基铵/羧甲基纤维素钠_ 二氧化硅纳米 复合物，用乙醇洗涤后，7(TC下干燥8h。将0. 5质量份聚二甲基烯丙基铵/羧甲基纤维素 钠_ 二氧化硅纳米复合物和0. 1质量份氢氧化钠加入到25质量份水中，溶解后得到铸膜 液。将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电 解质-二氧化硅纳米复合物的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混合体系渗透 汽化脱水性能为渗透通量为1985. 2g/tfh，透过液中水的浓度为99. 43wt% .
实施例5 将0. 5质量份海藻酸钠在7(TC下真空干燥8h， 300rpm磁力搅拌速度下将0. 2质量份干燥后的海藻酸钠溶于200质量份水中，配成海藻酸钠溶液，加入0. 05质量份盐酸。将 0. 4质量份聚乙烯亚胺在6(TC下真空干燥8h， 300rpm磁力搅拌速度下将0. 2质量份干燥后 的聚乙烯亚胺溶于200质量份水中，配成聚乙烯亚胺溶液，加入0. 05质量份盐酸。将0. 02 质量份纳米二氧化硅超声下(IOOW功率)分散于聚乙烯亚胺溶液中；800rpm搅拌速度下将 包含有纳米二氧化硅的聚乙烯亚胺溶液滴加入海藻酸钠溶液中，得到聚乙烯亚胺/海藻酸 钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，7(TC下干燥8h。将0. 3质量份聚乙烯亚胺/海藻 酸钠-二氧化硅纳米复合物和0. 04质量份氢氧化钠加入到12质量份水中，溶解后得到铸 膜液。将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚 电解质-二氧化硅纳米复合物的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混合体系渗 透汽化脱水性能为渗透通量为1015. 6g/tfh，透过液中水的浓度为98. 23wt% .
实施例6 将5质量份羧甲基纤维素钠在5(TC下真空干燥8h， 300rpm磁力搅拌速度下将2质 量份干燥后的羧甲基纤维素钠溶于2000质量份水中，配成羧甲基纤维素钠溶液，加入0. 5 质量份盐酸。将4质量份聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在8(TC下真空干燥6h， 300rpm 磁力搅拌速度下将2质量份干燥后的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶于2000质量份 水中，配成聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液，加入0. 5质量份盐酸。将0. 5质量份纳 米二氧化硅超声下(IOOW功率)分散于聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液中；800rpm 搅拌速度下将包含有纳米二氧化硅的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液滴加入羧甲 基纤维素钠溶液中，得到聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵/羧甲基纤维素钠_ 二氧化硅 纳米复合物，用乙醇洗涤后，70°C下干燥8h。将1质量份聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 /羧甲基纤维素钠_ 二氧化硅纳米复合物和0. 2质量份氢氧化钠加入到50质量份水中，溶 解后得到铸膜液。将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得 到皮层为聚电解质-二氧化硅纳米复合物的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混 合体系渗透汽化脱水性能为渗透通量为2011. 3g/tfh，透过液中水的浓度为99. 39wt% .
实施例7 将0. 5质量份聚甲基丙烯酸钠在7(TC下真空干燥8h，300rpm磁力搅拌速度下 将0. 25质量份干燥后的聚甲基丙烯酸钠溶于100质量份水中，配成聚甲基丙烯酸钠溶液， 加入0. 05质量份盐酸。将0. 4质量份聚乙烯基吡啶甲基氯化铵在5(TC下真空干燥10h， 300rpm磁力搅拌速度下将0. 2质量份干燥后的聚乙烯基吡啶甲基氯化铵溶于IOO质量份水 中，配成聚乙烯基吡啶甲基氯化铵溶液，加入0. 05质量份盐酸。将0. 02质量份纳米二氧化 硅超声下(IOOW功率)分散于聚乙烯基吡啶甲基氯化铵溶液中；800rpm搅拌速度下将包含 有纳米二氧化硅的聚乙烯基吡啶甲基氯化铵溶液滴加入聚甲基丙烯酸钠溶液中，得到聚乙 烯基吡啶甲基氯化铵/聚甲基丙烯酸钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，6(TC下干燥 10h。将0. 2质量份聚乙烯基吡啶甲基氯化铵/聚甲基丙烯酸钠_ 二氧化硅纳米复合物和 0. 03质量份氢氧化钠加入到10质量份水中，溶解后得到铸膜液。将该铸膜液经过滤除杂， 静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物 的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混合体系渗透汽化脱水性能为渗透通量为 1425. 6g/m2h，透过液中水的浓度为99. 02wt% .
实施例8
6
将5质量份羧甲基纤维素钠在5(TC下真空干燥10h，300rpm磁力搅拌速度下将 2质量份干燥后的羧甲基纤维素钠溶于1000质量份水中，配成羧甲基纤维素钠溶液，加入 0. 5质量份盐酸。将4质量份阳离子纤维素在5(TC下真空干燥10h， 300rpm磁力搅拌速度下 将2质量份干燥后的阳离子纤维素溶于1000质量份水中，配成阳离子纤维素溶液，加入0. 5 质量份盐酸。将O. 5质量份纳米二氧化硅超声下(IOOW功率)分散于阳离子纤维素溶液中； 800rpm搅拌速度下将包含有纳米二氧化硅的阳离子纤维素溶液滴加入羧甲基纤维素钠溶 液中，得到阳离子纤维素/羧甲基纤维素钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，7(TC下 干燥8h。将1质量份阳离子纤维素/羧甲基纤维素钠_ 二氧化硅纳米复合物和0. 2质量份 氢氧化钠加入到50质量份水中，溶解后得到铸膜液。将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后 均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物的分离膜。 该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混合体系渗透汽化脱水性能为渗透通量为1699. lg/ n^h，透过液中水的浓度为99. 19wt% .
实施例9 将0. 5质量份羧甲基纤维素钠在5(TC下真空干燥10h， 300rpm磁力搅拌速度下将 0. 25质量份干燥后的羧甲基纤维素钠溶于300质量份水中，配成羧甲基纤维素钠溶液，加 入O. 05质量份盐酸。将O. 4质量份聚乙烯基吡啶烷基氯化铵在8(TC下真空干燥6h，300rpm 磁力搅拌速度下将0. 2质量份干燥后的聚乙烯基吡啶烷基氯化铵溶于300质量份水中，配 成聚乙烯基吡啶烷基氯化铵溶液，加入0. 05质量份盐酸。将0. 02质量份纳米二氧化硅超 声下(IOOW功率)分散于聚乙烯基吡啶烷基氯化铵溶液中；800rpm搅拌速度下将包含有 纳米二氧化硅的聚乙烯基吡啶烷基氯化铵溶液滴加入羧甲基纤维素钠溶液中，得到聚乙烯 基吡啶烷基氯化铵/羧甲基纤维素钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，6(TC下干燥 8h。将0. 3质量份聚乙烯基吡啶烷基氯化铵/羧甲基纤维素钠_ 二氧化硅纳米复合物和 0. 03质量份氢氧化钠加入到IO质量份水中，溶解后得到铸膜液。将该铸膜液经过滤除杂， 静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物 的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混合体系渗透汽化脱水性能为渗透通量为 1733. 9g/m2h，透过液中水的浓度为99. 31wt% .
实施例10 将0. 5质量份聚丙烯酸钠在6(TC下真空干燥8h， 300rpm磁力搅拌速度下将0. 25 质量份干燥后的聚丙烯酸钠溶于100质量份水中，配成聚丙烯酸钠溶液，加入0. 04质量份 盐酸。将0.4质量份聚二甲基烯丙基铵在5(TC下真空干燥10h，300rpm磁力搅拌速度下将 0. 2质量份干燥后的聚二甲基烯丙基铵溶于100质量份水中，配成聚二甲基烯丙基铵溶液， 加入0.04质量份盐酸。将0. 02质量份纳米二氧化硅超声下(IOOW功率)分散于聚二甲基 烯丙基铵溶液中；800rpm搅拌速度下将包含有纳米二氧化硅的聚二甲基烯丙基铵溶液滴 加入聚丙烯酸钠溶液中，得到聚二甲基烯丙基铵/聚丙烯酸钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙 醇洗涤后，6(TC下干燥8h。将0. 2质量份聚二甲基烯丙基铵/聚丙烯酸钠_ 二氧化硅纳米 复合物和0. 03质量份氢氧化钠加入到10质量份水中，溶解后得到铸膜液。将该铸膜液经 过滤除杂，静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电解质_ 二氧化硅 纳米复合物的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混合体系渗透汽化脱水性能为 渗透通量为1562. 3g/m、，透过液中水的浓度为99. 12wt% .
实施例11 将l质量份聚甲基丙烯酸钠在7(TC下真空干燥6h，300rpm磁力搅拌速度下将 0. 5质量份干燥后的聚甲基丙烯酸钠溶于300质量份水中，配成聚甲基丙烯酸钠溶液，加入 0. 12质量份盐酸。将l质量份聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在7(TC下真空干燥6h， 300rpm磁力搅拌速度下将0.5质量份干燥后的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶于300 质量份水中，配成聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液，加入O. 12质量份盐酸。将0.04 质量份纳米二氧化硅超声下(IOOW功率)分散于聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液 中；800rpm搅拌速度下将包含有纳米二氧化硅的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液 滴加入聚甲基丙烯酸钠溶液中，得到聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵/聚甲基丙烯酸 钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，7(TC下干燥7h。将0. 3质量份聚甲基丙烯酰氧 乙基三甲基氯化铵/聚甲基丙烯酸钠-二氧化硅纳米复合物和0. 04质量份氢氧化钠加入 到15质量份水中，溶解后得到铸膜液。将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后均匀涂刮于聚 丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物的分离膜。该分离膜60°C 下对90wt^异丙醇-混合体系渗透汽化脱水性能为渗透通量为1542. 3g/tfh，透过液中水 的浓度为99. 15wt%
实施例12 将0. 5质量份聚甲基丙烯酸钠在5(TC下真空干燥9h，300rpm磁力搅拌速度下 将0. 25质量份干燥后的聚甲基丙烯酸钠溶于100质量份水中，配成聚甲基丙烯酸钠溶液， 加入0. 05质量份盐酸。将0. 4质量份聚乙烯基吡啶乙基溴化铵在5(TC下真空干燥10h， 300rpm磁力搅拌速度下将0. 2质量份干燥后的聚乙烯基吡啶乙基溴化铵溶于100质量份 水中，配成聚乙烯基吡啶乙基溴化铵溶液，加入0. 05质量份盐酸。将0. 02质量份纳米二氧 化硅超声下(IOOW功率)分散于聚乙烯基吡啶乙基溴化铵溶液中；800rpm搅拌速度下将包 含有纳米二氧化硅的聚乙烯基吡啶乙基溴化铵溶液滴加入聚甲基丙烯酸钠溶液中，得到聚 乙烯基吡啶乙基溴化铵/聚甲基丙烯酸钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，8(TC下干 燥6h。将O. 2质量份聚乙烯基吡啶乙基溴化铵/聚甲基丙烯酸钠-二氧化硅纳米复合物和 0. 03质量份氢氧化钠加入到10质量份水中，溶解后得到铸膜液。将该铸膜液经过滤除杂， 静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物 的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混合体系渗透汽化脱水性能为渗透通量为 1633. 7g/m2h，透过液中水的浓度为99. 31wt% .
实施例13 将0. 5质量份聚磷酸钠在5(TC下真空干燥10h，300rpm磁力搅拌速度下将0. 25 质量份干燥后的聚磷酸钠溶于IOO质量份水中，配成聚磷酸钠溶液，加入O. 05质量份盐酸。 将0. 4质量份聚乙烯基吡啶丙基氯化铵在5(TC下真空干燥10h， 300rpm磁力搅拌速度下将 0.2质量份干燥后的聚乙烯基吡啶丙基氯化铵溶于IOO质量份水中，配成聚乙烯基吡啶丙 基氯化铵溶液，加入O. 05质量份盐酸。将O. 02质量份纳米二氧化硅超声下(IOOW功率)分 散于聚乙烯基吡啶丙基氯化铵溶液中；800rpm搅拌速度下将包含有纳米二氧化硅的聚乙 烯基吡啶丙基氯化铵溶液滴加入聚磷酸钠溶液中，得到聚乙烯基吡啶丙基氯化铵/聚磷酸 钠-二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，8(TC下干燥6h。将O. 2质量份聚乙烯基吡啶丙基 氯化铵/聚磷酸钠-二氧化硅纳米复合物和0. 03质量份氢氧化钠加入到IO质量份水中，溶解后得到铸膜液。将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得 到皮层为聚电解质-二氧化硅纳米复合物的分离膜。该分离膜6(TC下对90wt^异丙醇-混 合体系渗透汽化脱水性能为渗透通量为1525. 9g/tfh，透过液中水的浓度为99. 28wt% .
实施例14 将5质量份羧甲基纤维素钠在7(TC下真空干燥6h， 300rpm磁力搅拌速度下将2质 量份干燥后的羧甲基纤维素钠溶于1000质量份水中，配成羧甲基纤维素钠溶液，加入0. 5 质量份盐酸。将4质量份聚乙烯基吡啶丁基溴化铵在6(TC下真空干燥8h， 300rpm磁力搅拌 速度下将2质量份干燥后的聚乙烯基吡啶丁基溴化铵溶于1000质量份水中，配成聚乙烯基 吡啶丁基溴化铵溶液，加入0.5质量份盐酸。将0. 5质量份纳米二氧化硅超声下(IOOW功 率)分散于聚乙烯基吡啶丁基溴化铵溶液中；800rpm搅拌速度下将包含有纳米二氧化硅的 聚乙烯基吡啶丁基溴化铵溶液滴加入羧甲基纤维素钠溶液中，得到聚乙烯基吡啶丁基溴化 铵/羧甲基纤维素钠_ 二氧化硅纳米复合物，用乙醇洗涤后，6(TC下干燥10h。将0. 5质量 份聚乙烯基吡啶丁基溴化铵/羧甲基纤维素钠_ 二氧化硅纳米复合物和0. 1质量份氢氧化 钠加入到25质量份水中，溶解后得到铸膜液。将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后均匀涂 刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电解质_ 二氧化硅纳米复合物的分离膜。该分离 膜6(TC下对90wt^异丙醇-混合体系渗透汽化脱水性能为渗透通量为1862. 9g/mA，透过 液中水的浓度为99. 37wt%。
权利要求
一种聚电解质-二氧化硅纳米复合物分离膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤1)将0.4～4质量份的阳离子聚电解质在50～80℃下真空干燥6～10h，阳离子聚电解质为壳聚糖、聚烯丙基胺、聚二甲基烯丙基铵、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙烯基吡啶烷基卤化铵或阳离子纤维素；2)取0.2～2质量份上述干燥后的阳离子聚电解质溶解于100～2000质量份水中，加入0.04～0.5质量份盐酸；3)将0.5～5质量份的阴离子聚电解质在50～80℃下真空干燥6～10h，阴离子聚电解质为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、海藻酸钠、聚甲基丙烯酸钠或聚磷酸钠；4)取0.2～2质量份上述干燥后的阴离子聚电解质溶于100～2000质量份水中，加入0.04～0.5质量份盐酸；5)将0.02～0.5质量份纳米二氧化硅超声下分散于阳离子聚电解质溶液中；将包含有纳米二氧化硅的阳离子聚电解质溶液滴加入阴离子聚电解质溶液中，得到聚电解质-二氧化硅纳米复合物；6)将聚电解质-二氧化硅纳米复合物用无水乙醇洗涤后，在60～80℃下干燥6～10h；7)将0.2～1质量份聚电解质-二氧化硅纳米复合物和0.03～0.2质量份的氢氧化钠加入到10～50质量份水中，溶解后得到铸膜液，将该铸膜液经过滤除杂，静置脱泡后均匀涂刮于聚丙烯腈微孔底膜上，得到皮层为聚电解质-二氧化硅纳米复合物的分离膜。
2. 根据权利要求l所述的一种聚电解质-二氧化硅纳米复合物分离膜的制备方法的制 备方法，其特征在于所述的聚电解质-二氧化硅纳米复合物中的阳离子聚电解质的含量为 10 30%。
3. 根据权利要求1所述的一种高性能聚电解质-二氧化硅纳米复合物复合渗透汽化膜 的制备方法，其特征在于所述的聚电解质-二氧化硅纳米复合物中的纳米二氧化硅的含量 为0. 1 15%。
4. 根据权利要求l所述的聚电解质-二氧化硅纳米复合物复合分离膜的制备方法， 其特征在于所述的聚乙烯基吡啶烷基卤化铵的烷基为甲基、乙基、丙基或丁基，卤素为溴或氯。
全文摘要
本发明公开了一种聚电解质-二氧化硅纳米复合物分离膜的制备方法。先将阴离子聚电解质和阳离子聚电解质真空干燥后分别溶于水，再加入盐酸。将纳米二氧化硅在搅拌和超声下分散于阳离子聚电解质溶液中。将分散有纳米二氧化硅的阳离子聚电解质溶液在搅拌和超声下滴入阴离子聚电解质溶液得到一系列聚电解质-二氧化硅纳米复合物。将聚电解质-二氧化硅纳米复合物真空干燥后与氢氧化钠加入水中，搅拌，溶解，静置，脱泡后得到铸膜液。用刮膜刀将聚电解质-二氧化硅纳米复合物铸膜液均匀刮于聚丙烯腈多孔膜上，干燥得到聚电解质-二氧化硅纳米复合物分离膜。本发明原材料廉价易得，制备方法简单，并具有优良的力学和分离性能。
文档编号B01D61/36GK101698138SQ200910153258
公开日2010年4月28日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者安全福, 田程鹏, 赵强, 钱锦文 申请人:浙江大学