[發(fā)明專利]一種水蒸氣分離膜及制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310475167.9
• 申請(qǐng)日: 2013-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103521096A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晨;陳尊淼;陳宗蓬;李明;陳凌秀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海偲達(dá)弗材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B01D71/40
• 分類號(hào): B01D71/40;B01D67/00;B01D69/12;B01D53/22
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分離膜材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體分離膜及其制備方法。

背景技術(shù)

壓縮空氣是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的氣體之一，如自動(dòng)化控制過(guò)程的儀表氣源、生產(chǎn)線中氣動(dòng)工具、氣動(dòng)閥門、噴漆涂裝、礦用設(shè)備動(dòng)力源等都離不開(kāi)壓縮空氣。壓縮空氣中所含的飽和水蒸氣，當(dāng)環(huán)境溫度、壓力發(fā)生變化時(shí)，可能凝結(jié)為液態(tài)水，如直接使用而不加以去除，將造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故或影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，壓縮空氣脫水是保證壓縮空氣輸送和使用的基本要求。

自上世紀(jì)60年代Leob和Sourirajan奠定非對(duì)稱膜基礎(chǔ)，80年代Henis研制出復(fù)合氣體分離膜以來(lái)，氣體膜分離技術(shù)有了飛躍發(fā)展。上世紀(jì)90年代開(kāi)始，氣體膜分離技術(shù)進(jìn)入了工業(yè)化應(yīng)用階段。其中以膜分離方法進(jìn)行壓縮空氣脫水是近十幾年發(fā)展起來(lái)的氣體膜分離新技術(shù)。它利用特定高分子分離膜材料優(yōu)先透過(guò)水蒸氣的原理，在壓差驅(qū)動(dòng)下去除水蒸氣來(lái)干燥空氣。與傳統(tǒng)方法相比，膜法脫水技術(shù)具有高效、節(jié)能、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、無(wú)污染、免維護(hù)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因而，該技術(shù)一面世即受到了人們的普遍重視。

水蒸氣分離膜的性能一般以水蒸氣滲透系數(shù)及水蒸氣-空氣分離系數(shù)來(lái)衡量。水蒸氣滲透系數(shù)表示水蒸氣通過(guò)膜的速率，在維持一定水蒸氣-空氣分離系數(shù)條件下，水蒸氣滲透系數(shù)越大越好。水蒸氣-空氣分離系數(shù)表示膜對(duì)空氣及水蒸氣的選擇性，此系數(shù)越大越好。

現(xiàn)有水蒸氣分離膜受水蒸氣滲透系數(shù)與水蒸氣-空氣分離系數(shù)限制，都需要消耗大量干燥產(chǎn)品氣作為吹掃氣，以來(lái)實(shí)現(xiàn)膜材料持續(xù)穩(wěn)定的水蒸氣分離性能。大量干燥產(chǎn)品氣的消耗，增大了干燥氣體生產(chǎn)能耗，制約了水蒸氣分離膜的更廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水蒸汽的滲透系數(shù)高，并且水蒸氣-空氣分離系數(shù)合適的用于分離氣體中水蒸氣的膜材料及其制備方法。

本發(fā)明將不同分子量的聚丙烯酸樹脂涂覆于基體表面形成涂層，并在此涂層表面再次涂覆一層乙烯基硅橡膠涂層，以起到保護(hù)聚丙烯酸樹脂涂層的作用。

本發(fā)明提供的用于水蒸氣分離的膜材料的制備方法，具體步驟為：

（1）在常溫、攪拌狀態(tài)下，將液態(tài)或固態(tài)的聚丙烯酸樹脂逐漸加入去離子水中，當(dāng)聚丙烯酸樹脂分散后，在20-60℃下持續(xù)攪拌直至溶解形成0.05%-20%的均一溶液；

（2）將上述溶液用100目濾網(wǎng)過(guò)濾，去除大顆粒物質(zhì)；?

（3）待所得濾液靜置脫泡后涂覆于基體表面；

（4）涂覆后的基體，放入烘箱中于40-150℃下干燥0.1-24小時(shí)；

（5）在常溫、攪拌狀態(tài)下，將乙烯基硅橡膠溶解于溶劑，得到總固含量為1%-50%的澄清透明溶液；

（6）在上述透明溶液中加入高含氫硅聚合物及作為催化劑的氯鉑酸-異丙醇溶液，混合均勻的混合液，混合液中乙烯基與硅氫及氯鉑酸的摩爾比為1:1-3:10^-6-10^-3；

（7）所得混合液靜置脫泡后涂覆于步驟（4）所得聚丙烯酸樹脂涂層表面；

（8）涂覆后的基體，在常溫下靜置，待溶劑完全揮發(fā)后，放入烘箱于40-150℃下干燥固化0.1-24小時(shí)，即得用于分離水蒸氣的膜材料。

本發(fā)明中，所述聚丙烯酸樹脂為高吸水性功能高分子材料，其分子量為500-50000000道爾頓，包括聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸鋰、聚丙烯酸、丙烯酸鈉-乙烯醇共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、淀粉-丙烯酸鈉接枝共聚物或丙烯酸鈉-丙烯酰胺-乙烯基吡咯烷酮三元共聚物。

本發(fā)明中，所述基體為作為氣體分離用聚砜基膜，其為超微濾膜，截留分子量為500-200000道爾頓范圍之內(nèi)，類型包括膜片、中空纖維膜絲、中空纖維膜組件。

本發(fā)明中，所述乙烯基硅橡膠包括分子量為1000-1000000道爾頓，乙烯基含量為0.01-10%的乙烯基硅橡膠，其中乙烯基為端基或側(cè)基。?

本發(fā)明中，所述溶劑為易揮發(fā)溶劑，選自：苯、甲苯、二甲苯等芳烴類溶劑，正己烷、環(huán)己烷、辛烷等烷烴類溶劑，三氯甲烷，四氯甲烷，二氯乙烷等鹵代烴類溶劑。

本發(fā)明中，所述高含氫硅聚合物分子量為1000-1000000道爾頓，含氫量為0.01-2%的含氫硅油或含氫硅橡膠。?

本發(fā)明中，所述氯鉑酸-異丙醇溶液為將1g氯鉑酸溶解于100ml異丙醇中所形成溶液。

本發(fā)明具有如下有益效果：?

（1）本發(fā)明通過(guò)采用聚丙烯酸樹脂作為涂層材料，得到了一種新的水蒸氣分離膜材料，其性能較常規(guī)水蒸氣分離膜材料有了顯著提高。