[發明專利]一種用于制備CO2分離復合膜的涂膜液及CO2分離復合膜

有效

• 申請號: 201110428653.6
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN103170251A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 蔡彥;李永建
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D67/00;B01D71/68
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李新紅

技術領域

本發明涉及氣體分離復合膜的制備技術，具體地說本發明涉及用于制備CO₂分離復合膜的涂膜液的配方及CO₂分離復合膜。

背景技術

固定載體復合膜是一種新型的氣體分離膜，具有高滲透性和高選擇性。胺基可用作復合膜中的促進傳遞載體，聚乙烯胺、聚烯丙基胺和聚丙烯酰胺等因為含有大量高活性胺基可以與CO₂發生可逆反應，因此是理想的分離CO₂固定載體膜材料。

目前，國內外固定載體膜的研究主要集中在平板復合膜的制備，且僅局限在實驗室范圍內。如王志等[王志，呂強，李保安。新型CO₂分離膜的結構和性能。高分子材料科學與工程，2000，16(5)：5-8]利用聚乙烯胺(PVAm)/聚砜(PS)基膜制備CO₂促進傳遞復合膜，其中伯胺基作為運輸CO₂的載體，被共價鍵固定于高分子骨架上。該膜在較高壓力下對CO₂氣體進行高選擇性吸附，長時間運行后膜的分離系數仍能維持在很高的水平。

中空纖維膜CO₂促進傳遞分離復合膜因其比表面積大、處理效率高和填充密度大一直被膜工作者所重視，但中空纖維膜的涂敷不像平板膜能在機械外力的作用下操作，使其涂層的厚度和成膜性容易控制。因此現有技術中很少使用中空纖維來作為載體膜的載體，并且將活性胺基用作大批量生產中空纖維固定載體復合膜至今尚未見到報道。

因此，進一步開發有利于在中空纖維基材上形成CO₂分離復合膜的涂膜液，且在保持所制備的中空纖維膜優異分離性能的情況下能夠實現大批量的生產的方法是十分必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種適合于大批量生產內壓式中空纖維復合膜的涂膜液的配方。本發明的涂膜液簡單、易于操作、成本低，并且大批量生產出的復合膜對CO₂/CH₄混合氣具有比較優異分離因子和滲透速率，從而為中空纖維促進載體復合膜工業化實現奠定了基礎。

為此，本發明提供如下方面：

<1>一種涂膜液，所述涂膜液通過將如下各項共混而得到：

2～5質量％的聚乙烯胺水溶液，0.1～5質量％的聚丙烯酰胺溶液和0.1～3質量％的聚乙烯醇水溶液，并且所述聚乙烯胺水溶液、聚丙烯酰胺水溶液與聚乙烯醇水溶液的體積比為(95～30)∶(4～50)∶(1～20)。

<2>.根據<1>所述的涂膜液，聚乙烯胺水溶液以2～4.5質量％使用，聚丙烯酰胺以0.1～3質量％使用以及聚乙烯醇水溶液以0.1～2質量％使用，并且聚乙烯胺水溶液、聚丙烯酰胺水溶液與聚乙烯醇水溶液的共混體積比(92～40)∶(5～40)∶(3～20)。

<3>.根據<1>所述的涂膜液，聚乙烯胺水溶液以2～4.0質量％使用，聚丙烯酰胺以0.5～2.5質量％使用以及聚乙烯醇水溶液以0.5～1質量％使用，并且聚乙烯胺水溶液、聚丙烯酰胺水溶液與聚乙烯醇水溶液的共混體積比(90～45)∶(7～40)∶(3～15)。

<4>.一種CO₂分離復合膜，所述分離膜包含中空纖維膜和在所述中空纖維膜內腔表面中的由根據<1>至<3>中任一項所述的涂膜液形成的涂膜。

<5>.根據<4>所述的CO₂分離復合膜，所述中空纖維是由聚氯乙烯、聚乙烯、聚砜、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯形成的中空纖維。

<6>.根據<5>所述的CO₂分離復合膜，其中所述中空纖維膜是截留分子量為5000～50,000的聚氯乙烯中空纖維膜。

<7>.根據<6>所述的CO₂分離復合膜，其中所述中空纖維膜是由截留分子量為5000～50,000的聚氯乙烯中空纖維膜形成的纖維膜組件。

<8>.根據<7>所述的CO₂分離復合膜，其中所述纖維膜組件是通過如下過程制備的：將至少2根中空纖維膜絲作為一束，每束膜絲兩端用硅橡膠密封，然后裝填到PVC管中，PVC管兩端用環氧樹脂進行密封，固化后即得到膜組件。