[發明專利]一種靜電自組裝改性聚酰胺反滲透膜的制備方法

在審

• 申請號: 201610255283.3
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105664737A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 周勇;孫靜;高從堦
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D61/02;B01D67/00;B01D53/22
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 朱楓

技術領域

本發明涉及一種用于二氧化碳氣體分離的反滲透膜的制備工藝，具體是指一種靜 電自組裝改性聚酰胺反滲透膜的制備方法。

背景技術

CO₂分離技術是能源與環境領域的一個重要課題。膜分離法因其無相變、能耗低、 無二次污染、設備簡單、易于操作等優點而得到廣泛關注。目前主要的二氧化碳氣體分離膜 的種類有：高分子膜、促進傳遞膜以及凝膠膜。傳統的高分子膜因Robeson上限，而不能同時 滿足高的CO₂滲透通量與CO₂/其他氣體的高選擇性；一些離子液體凝膠膜雖然已經超越了 Robeson上限，但是由于離子液體粘度大、成本高、膜厚度等問題，離工業化生產還有一定的 距離；促進傳遞膜在膜內引入載體，通過載體與待分離混合物中某一特定組分之間發生可 逆的相互作用來強化該組分的傳遞，它可以具有很高的選擇性和滲透性，也可以突破 Robeson上限的限制。促進傳遞膜可根據載體在膜內的移動性分為移動載體膜和固定載體 膜，而固定載體膜因高選擇性和滲透性，且中載體不易流失，極大延長了膜的使用壽命而具 有更大的優勢。通常選用一些含有堿性基團的載體做研究，如吡啶基、羧酸根、胺基，而研究 最為廣泛的就是含有胺基的固定載體，一般采用接枝、共混、共聚、離子交換等方式使這些 活性基團固定在膜內。由間苯二胺與均苯三甲基酰氯界面聚合制得的非對稱聚酰胺反滲透 膜，是商業化的易于得到的一種薄層復合膜，一般用于水及廢水處理等方面，同時因聚酰胺 膜結構中含有叔胺基，對二氧化碳與其他氣體也有一定的促進傳遞的分離效果，并且其選 擇性和滲透性仍有進一步增大的空間。聚酰胺反滲透膜表面帶有負電荷，選用一種富含胺 基的聚陽離子電解質，利用兩者之間的靜電吸引力使陽離子以非共價鍵的形式自組裝在膜 的表面，利用胺基與CO₂之間可逆的化學反應，增加對CO₂的吸附、傳遞，提高CO₂的選擇性，并 且不需要任何的后處理。由于組裝可以做到單層自組裝，膜的厚度不會發生較大變化。采用 去離子水為溶劑，減少對環境的污染。

聚乙烯亞胺是通過乙烯亞胺的聚合作用產生的一種水溶性聚合物，它不是完全的 線性聚合物，而是一種包含伯胺、仲胺和叔胺的部分支鏈聚合物，它也是現存材料中陽離子 密度最高的物質，具有很高的活性、反應性，水溶性能力很強。聚乙烯亞胺中由于具有極性 基團（胺基）和疏水基團（乙烯基）結構，能夠與不同的物質結合，有著高附著性和吸附性，同 時含有的胺基能夠很容易與酸性氣體發生反應。

通過調節不同濃度、pH值、溫度的聚乙烯亞胺溶液，采用靜電自組裝原位改性的方 式，將表面荷負電的聚酰胺反滲透膜表面引入一層含有豐富胺基的聚陽離子，與酸性氣體 CO₂發生可逆化學反應，增加CO₂的表面吸附量，增大CO₂及其他氣體的選擇性。

發明內容

本發明針對提高聚酰胺反滲透膜對CO₂及其他氣體的滲透性和選擇性，提出了一 種靜電自組裝改性聚酰胺反滲透膜的制備方法。

本發明通過以下技術方案得以實現：

一種靜電自組裝改性聚酰胺反滲透膜的制備方法，其特征包括以下步驟：

室溫條件下，配制濃度500ppm～1000ppm，pH值7～9的聚乙烯亞胺溶液，調節泵壓為 1.1MPa，利用泵循環不斷地將上述溶液與池中的聚酰胺反滲透膜表面接觸，持續1h。

作為進一步的技術方案，可采用帶有負電荷的聚酰胺反滲透膜，利用靜電作用力 將聚乙烯亞胺吸附在膜的表面，聚乙烯亞胺濃度為500ppm、pH=8.0。