[發明專利]一種分離CH4/CO2的改性二氧化硅膜

無效

• 申請號: 201310098049.0
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103170253A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 張志剛;李文秀;鄭立嬌;陳立峰
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D53/22;C10L3/10
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種氣體分離膜，特別是涉及一種分離CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜。

背景技術

天然氣是烴和多種雜質氣體的混合物，主要成分是CH₄，通常都含有一定量的CO₂，這不僅降低了天然氣的熱值，影響了產品質量，而且可溶于天然氣加工過程所產生的凝結水中形成酸液，嚴重腐蝕設備、管路和儲存容器，因此，必須脫除CO₂來提高輸送能力和凈化天然氣。傳統方法難脫凈CO₂，微孔SiO₂無機膜具有良好的氣體分離性能，但因其強親水性，需要提高SiO₂膜的疏水性和水熱穩定性，關于此疏水性SiO₂氣體分離膜的研究較少。

膜分離法用于天然氣脫二氧化碳具有以下優點：在操作過程中，產品損失小；投資與操作費用不高；膜分離系統在處理條件和處理量發生變化時一直表現出靈活性；在處理天然氣過程中，膜分離裝置可以滿足產品規格的要求；膜分離裝置停車時間短。目前SiO₂無機氣體分離膜的研究重點在于如何控制孔徑，對其表面特性的重視還不夠，普通SiO₂膜孔表面羥基是活性物理吸附中心，對水有很強的親和性能，極易吸附環境中的水汽繼續發生縮合反應導致膜孔結構的崩潰，從而影響氣體的分離效果，限制了其在水蒸汽環境中的應用，成為工業應用的瓶頸。因為這個原因，膜研究工作者在努力提高二氧化硅膜滲透率和分離系數的同時也想方設法提高二氧化硅膜抵抗水汽的性能，盡量消除或減少孔表面的羥基團是提高無機膜疏水性和水熱穩定性的重要思路之一。

發明內容

本發明的目的在于提出一種分離CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜，通過溶膠-凝膠法制備疏水性SiO₂膜，疏水基團均為互不相同的有機長鏈，反應溫度低、條件容易控制、不具有揮發性和毒性，工業價格便宜，在應用上具有優勢。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種分離CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜，為用于脫去天然氣中的酸性氣體二氧化碳的無機二氧化硅膜，摻雜硅烷偶聯劑，通過溶膠-凝膠法制備改性的疏水性SiO₂膜；在30KPa下，涂膜5次CH₄相對于CO₂氣體滲透、分離。

所述的一種分離CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜，該膜與水的接觸角98°。

所述的一種分離CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜，修飾前后的孔徑范圍在0.5nm-1.8nm之間，改性前后平均粒徑范圍為20nm-430nm。.

所述的一種分離CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜，α-Al₂O₃支撐體SiO₂膜的表面無相分離，表層完整。

本發明的優點與效果是：

本發明選用的三種硅烷偶聯劑中既含有可水解的酯基，又含有不水解的有機水基團，且含有的疏水基團均為互不相同的有機長鏈，反應溫度低、條件容易控制、不具有揮發性和毒性，工業價格便宜，在應用上具有優勢，因此被廣泛用來制備有機-無機復合材料。

具體實施方式