[發明專利]非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜及其制備方法有效

申請號：	201110423010.2	申請日：	2011-12-15
公開（公告）號：	CN102489182A	公開（公告）日：	2012-06-13
發明（設計）人：	白云翔;張春芳;顧瑾;孫余憑;賴傲楠	申請（專利權）人：	江南大學
主分類號：	B01D71/06	分類號：	B01D71/06;B01D67/00;B01D53/22
代理公司：	無錫市大為專利商標事務所 32104	代理人：	殷紅梅
地址：	214122 江蘇***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	離子表面活性劑凝膠氣體分離及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜及其制備方法，屬于膜分離技術領域。

背景技術

近年來，隨著環境保護意識的不斷加強，分離回收溫室氣體二氧化碳已經成為人們普遍關注的一個焦點，作為二氧化碳的主要排放源，化石燃料燃燒尾氣中的二氧化碳分離回收尤其受到關注。目前，用于二氧化碳分離的方法主要有物理吸收法、物理吸附法、化學吸收法、低溫冷凝法和氣體膜分離法。其中氣體膜分離技術是20世紀80年代開發成功的一種高新技術，其研究和開發已成為世界各國在高新技術領域中競爭的熱點。

可用于二氧化碳分離與濃縮的膜技術主要有支撐液膜技術、固體膜技術和凝膠膜技術。支撐液膜由膜液和聚合物支撐體構成，膜液內含有載體，載體與二氧化碳反應使二氧化碳溶解于膜液中，在壓力差、濃度差的推動下，二氧化碳與載體反應生成的物質穿過膜，在膜的另一側將二氧化碳釋放出來。支撐液膜的氣體擴散系數一般比聚合物膜大，選擇性較高，但是，在較高壓力差下，膜中的液體流失嚴重，膜的機械穩定性和性能穩定性較差。固體膜技術主要指高分子致密膜，膜材料種類繁多，且制備工藝簡單，目前研究較多且適合用于二氧化碳分離的膜材料主要有聚酰亞胺、醋酸纖維素等。高分子致密膜材料的氣體選擇性與滲透性之間存在一個上限-Robeson上限，表現為膜材料對氣體的選擇性和滲透通量的提高出現矛盾，這在一定程度上限制了高分子氣體分離膜在CO₂分離技術中的應用。凝膠膜是近年來新興的膜技術，其內部是聚合物與功能性液體形成的凝膠狀結構，具有較高的氣體滲透率和選擇性，功能性液體主要以對二氧化碳有很強吸附能力的離子液體為主。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜及其制備方法，采用聚合物與非離子表面活性劑形成凝膠狀結構，具有較高的氣體滲透率和分離選擇性，同時又具有很好的機械強度。

按照本發明提供的技術方案，一種非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜，特征是，包括以下組份，組份比例按重量份數計：10～20份聚合物、10～20份非離子表面活性劑、60～80份溶劑；所述聚合物為聚(乙烯-醋酸乙烯酯)、聚甲基丙烯酯甲酯、聚丙烯酯甲酯中的一種或多種的混合物；所述非離子表面活性劑為吐溫20、吐溫80、司盤20、司盤80、曲拉通X-100或曲拉通X-114；所述溶劑為四氫呋喃、丙酮、氯仿、乙酯乙酯或乙酸異丙酯；

將聚合物、非離子表面活性劑和溶劑攪拌混合，得到均勻透明的制膜液；在玻璃板上刮涂制膜液，得到液膜，將液膜干燥，即得到所述的非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜。

所述非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜的厚度為100～300μm。

本發明還保護一種非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜的制備方法，特征是，采用以下工藝步驟，其組份比例按重量份數計：

(1)制膜液的制備：將10～20份聚合物、10～20份非離子表面活性劑和60～80份溶劑在20～60℃下，攪拌混合3～6小時后，攪拌速度為50～300轉/分鐘，得到均勻透明的制膜液；

(2)將制膜液在玻璃板上采用不銹鋼刮刀刮涂得到厚度為200～500μm的液膜，刮涂溫度為20～50℃，將液膜在室溫下空氣干燥24～48小時，即得到所述的非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜。

本發明所述的非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜采用聚合物與非離子表面活性劑形成凝膠狀結構，可獲得較高的氣體滲透率和分離選擇性，同時又具有很好的機械強度，具有廣闊的工業化應用前景，具體如下優點：

1、所述非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜的內部為聚合物與表面活性劑形成的凝膠狀結構，可獲得較高的氣體滲透率和分離選擇性；

2、所述非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜內的功能性液體為非離子表面活性劑，其價格低廉，對二氧化碳的吸附能力強；

3、所述非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜的制備方法采用溶劑蒸發法，制備工藝簡單，操作方便，效率高，生產重復性好；

4、所述非離子表面活性劑凝膠氣體分離膜的結構可控性強。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。