[發明專利]一種高性能金屬有機骨架膜及其在丙烯與丙烷高效分離中的應用

有效

• 申請號: 201710614609.1
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107469643B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王海輝;周勝;魏嫣瑩;侯嘉敏
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01D71/06
• 分類號: B01D71/06;B01D53/22;B01D69/02;B01D71/02;C07C7/144;C07C9/08;C07C11/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種高性能金屬有機骨架膜及其在丙烯與丙烷高效分離中的應用。本發明的金屬有機骨架膜具有膜表面形態致密，膜的厚度薄，膜的厚度為200~205nm；本發明的金屬有機骨架膜對丙烯與丙烷展現出優異的分離性能，能很好的應用于丙烯與丙烷的高效分離，等組分的分離系數達到300以上，為目前膜材料中的最高分離系數。

技術領域

本發明屬于金屬有機骨架膜制備技術和氣體分離技術領域，具體涉及一種高性能金屬有機骨架膜及其在丙烯與丙烷高效分離中的應用。

背景技術

隨著人類社會的進步，人們對工業產品的純度提出了越來越高的要求。在重要的化工產品分離中，分離技術直接影響到了企業的投入。采用高效的分離技術分離重要的化工產品，是整個化工行業的追求。對于一些化工原料來說，由于物理性質以及化學性質的相近，其分離難度大大增加。以烯烴烷烴的分離為例，由于分子量和分子直徑的相近，在工業分離中，需要建造大量的精餾塔實現有效的分離。然而，傳統的分離方式弊端明顯，主要體現在巨大的設備投入和能量消耗之上。烯烴和烷烴的分離已經被很多國家認為是需要繼續攻克的難題之一，即使是采用傳統的分離方式，對技術的要求仍然很高。這一系列的難關直接導致重要化工原料的生產成本的提高，降低了企業的經濟效益，巨大的能量消耗也不利于人類社會的長期發展。因此開發一種具有高效節能特征的分離技術具有重要的意義。

隨著人們的不斷探索，越來越多的人開始認同，膜分離技術將成為人類社會的新一代分離技術，這主要得益于膜分離技術就有高效節能的優勢。目前部分商業化的氣體分離膜主要為聚合物膜，但是聚合物膜的選擇性和透量兩方面很難達到均衡，同時在長期的操作穩定性、耐熱性等多方面仍存在著問題。因此探求新型的膜材料成為當下研究的熱點問題。近幾年金屬有機骨架材料由于具有均勻可調控的孔徑等一系列優點，被認為是極具希望的可用于分子篩分的膜材料。目前來說，金屬有機骨架膜的發展需要解決的主要問題之一為如何制備真正的具有優異分離性能的膜。一般來說，選擇了合適的膜材料后，膜的分離性能很大程度上與制備方法有關。優良的制備方法不僅簡單高效，易于放大化，還能盡可能的減少膜的自身缺陷，從而達到分離性能的最大化。然而，盡管目前很多種制備金屬有機骨架膜的方法都被開發出來，真正簡單的高效易于放大生產的制備方法少之又少，能具備高效的分離性能的金屬有機骨架膜則是更少。因此，如果能用一種簡單的方法制備出高質量的金屬有機骨架膜，并且展現出優異的分離性能，則對工業的發展具有重大意義。

發明內容

為了解決現有技術的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種高性能金屬有機骨架膜。該金屬有機骨架膜形態致密，對分子大小相近的混合氣體具有高效的分離性能，包括具有對丙烯與丙烷的分離性能。

本發明的目的還在于提供所述的一種高性能金屬有機骨架膜在丙烯與丙烷高效分離中的應用。

本發明的目的通過以下技術方案實現。

一種高性能金屬有機骨架膜，膜表面形態致密無缺陷，膜的厚度為200~205nm，對丙烯與丙烷具有良好的分離效果，是高質量的金屬有機骨架膜。

進一步地，所述的一種高性能金屬有機骨架膜通過如下方法制備得到，具體包括如下步驟：

將基底浸入金屬鹽與有機配體的混合溶液中，通電施加電場進行反應，在基底表面形成所述金屬有機骨架膜。

更進一步地，所述基底為多孔導電材料，具有良好導電性及高的孔隙率。

更進一步優選的，所述基底包括不銹鋼網、泡沫鎳、陽極氧化鋁或多孔聚合物薄膜。

優選的，所述多孔聚合物包括聚丙烯膜或聚碳酸酯膜。

更進一步地，所述金屬鹽為各類可溶性鹽，包括鋅的硝酸鹽、鋅的氯化鹽、鋅的乙酸鹽、鈷的硝酸鹽、鈷的氯化鹽或鈷的乙酸鹽。

優選的，所述鋅的硝酸鹽包括Zn(NO₃)₂·6H₂O。