高性能非質子極性溶劑分離用聚酰亞胺滲透汽化膜的制備及應用

張培斌，劉京妮，崔 晶，李應成，羅正鴻

（1. 中國石化 上海石油化工研究院，上海 201208；2. 上海交通大學 化學化工學院，上海 200240）

非質子極性溶劑的回收和再利用多采用基于熱過程的精餾或精餾-萃取等工藝，熱分離過程中往往伴隨著非質子極性溶劑的降解和黃變等，給后續的使用帶來問題［1］。

滲透汽化分離膜的發展為實現節能、高效的非質子極性溶劑脫水分離提供了新的途徑［2］。Morigami 等［3］研究了無機NaA 分子篩膜用于N，N-二甲基甲酰胺（DMF）/水分離的情況，膜通量達950 g/（m2·h），分離因子為8 700，但無機膜存在無缺陷加工困難、裝填密度低、成本高等問題［4］。聚合物膜材料因成膜性、可加工性及成本低更具優勢，得到廣泛研究［5］。聚合物膜大多具有親水基團，可實現對水的優先透過［6-8］，Solak 等［9］研究了乙烯基吡咯烷酮接枝的海藻酸鈉膜對DMF/水的分離情況，通量為1 500 g/（m2·h），而分離因子僅為8。Ma 等［10］考察了有機/無機雜化滲透汽化膜對DMF/水的分離情況，體系通量為60 g/（m2·h），分離因子為120。與無機膜相比，聚合物膜的透過性和選擇性相互制約較為明顯，這是由于膜分離層中孔隙率較低，且自由體積呈現一定的分布狀態，使選擇性與透過性無法同時提高。聚酰亞胺（PI）材料為構建聚合物基的滲透汽化膜提供了新的選擇［11］，一方面PI 具有良好的熱穩定性和化學穩定性；另一方面單體選擇的多元性為結構設計提供更多的可能［12］。Xu 等［13］研究了一系列PI 聚合物用于非質子極性溶劑的脫水分離情況，通過溶解度參數、制膜方法等角度設計了材料的結構，但分離性能與無機材料相比仍有較大提升空間。……