[發明專利]聚醚-b-聚酰胺與三醋酸甘油酯共混膜及其制備和應用

無效

• 申請號: 201210215452.2
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN103506017A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 任吉中;馮世超;李暉;鄧麥村
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01D71/80
• 分類號: B01D71/80;B01D71/06;B01D67/00;B01D69/12;B01D53/22
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及氣體分離膜技術，具體地說是一種聚醚-b-聚酰胺PEBA/三醋酸甘油酯GTA共混膜，該聚合物共混膜可優先滲透CO₂、H₂S和SO₂等酸性氣體。

背景技術

酸性氣體，如CO₂、SO₂、H₂S、HC1、C1₂、NO_x等，是主要的大氣污染物，也是以石油為基礎的石油化學工業主要的污染物，這類組分不僅影響產品質量，形成酸液，嚴重腐蝕設備和管路，而且污染空氣，加劇溫室效應，給地球上的生態環境造成嚴重危害。因此，富集和回收這些酸性氣體是節省資源、保護環境的一個重要課題。其中，對CO₂的分離是研究的重點，而CO₂的排放量主要來自工業領域，如火力發電、石油化工、冶金企業、醫藥工業、食品發酵領域等，所以從不同的資源中分離捕獲CO₂非常重要，包括用于管道級天然氣的生產、石化行業二氧化碳回收及再利用、垃圾掩埋場和沼氣池中的甲烷回收、煙道氣體中的二氧化碳分離等，開發分離酸性氣體CO₂的技術已成為當務之急。

目前，用于酸性氣體分離的傳統方法主要有物理吸收法、化學吸收法、變壓吸附法和低溫冷凝法等，由于物理吸附法要求CO₂分壓較高，去除程度卻不高，而變壓吸附的吸附容量有限，預處理要求高，兩種方法主要應用于合成氨變換氣和煉廠氣；化學吸收可用于CO₂分壓較低的混合氣的處理，去除程度也比較高，所以應用較廣泛，但是化學吸收的設備龐大，能耗高，工藝復雜，腐蝕設備管道性，吸收劑毒性大，易降解且損耗大；始于20世紀后半期的氣體膜分離技術具有能耗低、使用方便、操作彈性大等特點，運行可靠性高，處理時不會出現高溫或其它極端情況，是世界各國特別關注的高新科技領域中研究開發的重點之一。

一般來說，液體溶劑的化學結構對于氣體吸收的影響可以作為設計高溶解系數聚合物的指導方針。研究人員根據這一方針通過比較氣體在不同液體溶劑（不同官能團）中的溶解度系數以及氣體在含有這些官能團的聚合物中的溶解度系數得出，醋酸酯基、羰基和醚鍵都是親CO₂官能團。聚醚-b-聚酰胺（PEBA）是一種已經商業化了的含有醚氧基團的嵌段共聚物，它由聚醚（PE）鏈段和聚酰胺（PA）鏈段共聚而成，根據PA、PE的含量及種類不同，PEBA可以分為多種型號，均可以做為高性能的膜分離材料。劉麗，Bondar、Kim等研究了不同型號PEBA材料的滲透性能及分離性能，表明PEBA在極性/非極性氣體分離方面表現出很高的選擇透過性，但是滲透通量仍需進一步改善。三醋酸甘油酯GTA是含有醋酸酯基的低聚物，被認為是物理吸收過程中有發展前景的CO₂吸收劑，廣泛用于各種工業的塑化劑以及添加劑。在膜分離CO₂領域，Mary?Katharine?Barillas研究了GTA作為支撐液膜分離CO₂/H₂的性能，目前尚無用于固體膜分離CO₂的研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于酸性氣體分離的聚醚-b-聚酰胺/三醋酸甘油酯共混膜。這種聚合物共混膜中三醋酸甘油酯的質量分數為0.01%～99%，其余為聚醚-b-聚酰胺，該共混膜是一種使CO₂、H₂S和SO₂相比于惰性氣體（H₂、N₂和CH₄）可優先滲透的分離膜，并對CO₂/N₂、SO₂/N₂、H₂S/CH₄、CO₂/CH₄、CO₂/H₂等體系保持較高的分離性能。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

選用含有醚氧基團的聚醚-b-聚酰胺(PEBA)和含有醋酸酯基的三醋酸甘油酯(GTA)為膜材料，通過溶液共混的方法制備鑄膜液，然后在玻璃板上流延成膜或在平板濾膜上涂覆成膜。

具體地說，本發明的制備過程其步驟如下：：