[發明專利]聚酰亞胺滲透汽化膜及制備方法及用途

有效

• 申請號: 200810054039.6
• 申請日: 2008-08-01
• 公開（公告）號: CN101327409A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 李;張金利;程芹;任焱;武江潔星
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D71/64
• 分類號: B01D71/64;B01D53/22;C10G31/11
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 陸藝

技術領域

本發明涉及一種聚酰亞胺滲透汽化膜及制備方法及用途。

背景技術

目前全球污染最嚴重的十大城市的主要污染源都是汽車尾氣，生產清潔燃料成為當務之急。汽油和柴油中的硫化物燃燒生成SOx是汽車尾氣的主要污染物之一，因此各國制定了一系列新的燃料油含硫標準，燃料油低硫乃至無硫成為燃料油清潔化的必然趨勢。2005年7月1日我國開始執行歐II機動車排放標準，同年北京開始執行歐III標準，并預計在2010年推向全國。為了迎接綠色奧運，2008年3月1日北京開始實行歐IV排放標準。與實施歐II機動車排放標準時對油品質量要求相比，實施歐III機動車排放標準時要求汽油中硫含量由500ppm下降到150ppm，柴油中硫含量由500ppm下降到350ppm。目前歐美等發達國家對汽油中的硫含量限制在30ppm以下，對柴油中的硫含量限制在50ppm以下。國內汽油、柴油標準規定的硫含量遠遠大于歐美標準中的規定值。我國油品含硫量正面臨世界清潔燃料標準的嚴峻挑戰。

膜分離脫除液體燃料中硫化物是一種新型脫硫技術，相關文獻報導大多集中采用滲透汽化膜分離技術。滲透汽化膜分離技術是在液體混合物中組分蒸汽壓差的推動下，利用組分通過膜的溶解與擴散速率的不同來實現分離的過程，主要用于有機物脫水、水中微量有機物脫除、近沸或恒沸混合物分離、組成極不對稱的物系的分離等。滲透汽化具有明顯的技術優勢，突出的特點是選擇性高、穩定性好、低能耗、環境友好、操作簡單、易于放大。滲透汽化膜分離技術的研究工作集中在發現高分離性能及穩定的膜材料。

油品脫硫體系屬于有機液混合物，要求滲透汽化膜具有耐溶劑性和較高的機械強度。目前，國內外研究較多的油品硫用的滲透汽化膜主要是優先透硫的膜材料，如非離子膜(聚乙烯吡咯烷酮和三醋酸纖維素等制成的膜)、離子膜(Nafion?RTM型膜)、聚氟乙烯膜、聚乙二醇膜、聚硅氧烷膜等。

聚酰亞胺材料作為一類耐溶劑、耐化學品、耐高溫、機械性能優異的高性能膜材料，引起了許多研究人員的極大興趣。聚酰亞胺膜在氣體分離方面表現出有較高的選擇透過性，因此被廣泛的應用于氣體分離。另外制備聚酰亞胺的單體具有多樣性，可以通過改變聚合單體改變聚酰亞胺膜的結構和性質，因此有利于研究滲透汽化的溶解擴散機理，提高聚酰亞胺膜的分離性能。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種聚酰亞胺滲透汽化膜。

本發明的第二個目的是提供一種聚酰亞胺滲透汽化膜的制備方法。

本發明的第三個目的是提供一種聚酰亞胺滲透汽化膜的用途。

本發明的技術方案概述如下：

聚酰亞胺滲透汽化膜，用下述方法制成：

(1)將4，4′-二氨基二苯醚(ODA)和3，5-二氨基苯甲酸(DABA)溶于溶劑N，N′-二甲基乙酰胺中，使4，4′-二氨基二苯醚的摩爾濃度為0.35～0.50mol/L，使3，5-二氨基苯甲酸的摩爾濃度為0～0.09mol/L；加入均苯四甲酸酐(PMDA)在0℃～40℃進行聚合反應3～7h，所述均苯四甲酸酐與所述4，4′-二氨基二苯醚的摩爾比為1∶1～1.3∶1；將聚合反應后獲得的溶液靜置脫泡后刮膜，在室溫下使溶劑揮發1～5h，制得聚酰胺酸膜，將所述聚酰胺酸膜浸入體積百分濃度為5％～40％的乙醇水溶液中浸泡5～20min，即得到聚酰胺酸不對稱膜；

(2)將所述聚酰胺酸不對稱膜浸泡在體積比為2～5∶1～4∶10～20的乙酸酐、三乙胺和丙酮組成的亞胺化劑中24h～48h，取出，即得到聚酰亞胺滲透汽化膜。

步驟(1)中4，4′-二氨基二苯醚的摩爾濃度優選0.40mol/L～0.45mol/L。

步驟(1)中3，5-二氨基苯甲酸的摩爾濃度優選0.02mol/L～0.03mol/L。

步驟(3)中乙酸酐、三乙胺和丙酮的體積比優選4∶2∶15。

聚酰亞胺滲透汽化膜的制備方法，由下述步驟組成：

(1)將4，4′-二氨基二苯醚和3，5-二氨基苯甲酸溶于溶劑N，N′-二甲基乙酰胺中，使4，4′-二氨基二苯醚的摩爾濃度為0.35～0.50mol/L，使3，5-二氨基苯甲酸的摩爾濃度為0～0.09mol/L；加入均苯四甲酸酐在0℃～40℃進行聚合反應3～7h，所述均苯四甲酸酐與所述4，4′-二氨基二苯醚的摩爾比為1∶1～1.3∶1；將聚合反應后獲得的溶液靜置脫泡后刮膜，在室溫下使溶劑揮發1～5h，制得聚酰胺酸膜，將所述聚酰胺酸膜浸入體積百分濃度為5％～40％的乙醇水溶液中浸泡5～20min，即得到聚酰胺酸不對稱膜；