[發明專利]一種氣體除濕膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011607068.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112808036A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 馮世超;萬印華
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01D71/80
• 分類號: B01D71/80;B01D69/02;B01D67/00;B01D53/26
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種氣體除濕膜及其制備方法和應用，所述氣體除濕膜的制備原料包括聚醚?b?聚酰胺和親水性電解質，所述聚醚?b?聚酰胺和親水性電解質的質量比為3:7～9:1。所述聚醚?b?聚酰胺為嵌段共聚物，所述親水性電解質包括有機電解質鈉鹽和/或親水無機鹽。本發明通過復配親水性電解質和聚醚?b?聚酰胺制備的氣體除濕膜滲透性高、氣體選擇性好、穩定性好，優先滲透水蒸汽，并對水蒸汽有較高的分離性能，并且操作條件溫和、易于重復、有利于工業化，可以應用于空氣、氮氣、氫氣、天然氣、合成氣或裂解氣等氣體除濕。

技術領域

本發明屬于氣體分離膜技術領域，涉及一種氣體除濕膜及其制備方法和應用。

背景技術

空氣濕度是與人們生活和生產密切相關的重要環境參數之一，如何控制濕度對改善人居條件、發展生產技術、保障生產工藝、提高產品質量都具有非常重要的意義。目前常用的空氣除濕方法有冷卻法除濕、固體吸附劑除濕、轉輪法除濕。這些傳統的除濕方法雖然應用廣泛，但是仍然存在除濕效率低、設備復雜、二次污染等不足。

膜法氣體除濕是一項有前景和吸引力的高新技術，具有占地面積小、操作靈活、成本低、耗能低、無污染等獨特優勢。該方法中，氣體除濕膜是核心，設計開發出高性能的膜材料是膜除濕技術的關鍵。目前應用的分離膜絕大多數都是高分子聚合物膜，主要包括纖維素衍生類、聚礬類、聚酰胺類、聚酰亞胺類、聚脂類、聚烯烴類、乙烯類聚合物、含硅聚合物、含氟聚合物或甲殼素類等。但目前存在的有機高分子膜還存在吸水率差、滲透速率不高和穩定性差等問題。

CN106853342A公開了一種空調用除濕膜的制備方法及其應用，屬于空調領域。該發明的空調用除濕膜的原料包括聚酰亞胺以及含有羧酸酯基團的聚合物預聚體，含有羧酸酯基團的聚合物預聚體親水性好，可以提高該空調用除濕膜的水選擇性和滲透性，然而聚酰亞胺屬于玻璃態聚合物，自由體積小，導致氣體的滲透性較弱。

CN105311968A公開了一種鉆井液氣體脫濕專用分離膜的制備方法、分離膜及膜分離器，屬于氣體脫濕技術領域。該發明的鉆井液氣體脫濕專用分離膜包括多孔基膜、聚四氟乙烯涂層和PDMS涂層，其中四氟乙烯涂層位于多孔基膜的上方，PDMS涂層位于聚四氟乙烯涂層的上方。由于PDMS屬于疏水聚合物，導致水的選擇性不高，僅適用于濕度較高的脫濕場合。

因此，在本領域中，如何提供一種滲透性高、氣體選擇性好、穩定性好的氣體除濕膜已成為目前亟待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種氣體除濕膜及其制備方法和應用。本發明的氣體除濕膜滲透性高、氣體選擇性好、穩定性好，優先滲透水蒸汽，并對水蒸汽有較高的分離性能，可以應用于空氣、氮氣或氫氣等氣體除濕。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供一種氣體除濕膜，所述氣體除濕膜的制備原料包括聚醚-b-聚酰胺(Pebax)和親水性電解質，所述聚醚-b-聚酰胺和親水性電解質的質量比為3:7～9:1，例如3:7、2:3、1:1、3:2、7:3、4:1或9:1等。

本發明的聚醚-b-聚酰胺是親水性橡膠態聚合物，同時是一種嵌段共聚物，其中的尼龍PA剛性鏈段提供機械強度，聚醚PE柔性鏈段提供氣體通道，既滿足了除濕膜實際所需的機械強度，也保證了除濕膜具有較高的滲透性；本發明的親水性電解質可以提高水蒸氣在膜中的滲透系數以及水蒸氣與其他氣體的選擇性，并且親水性電解質和聚醚-b-聚酰胺的復配使用解決了親水性電解質本身不成膜或者成膜后脆性太強導致穩定性差的問題。

在本發明中，所述聚醚-b-聚酰胺為嵌段共聚物。

優選地，所述聚醚-b-聚酰胺包括Pebax1657、Pebax1074、Pebax4011或Pebax2533中的任意一種或至少兩種的組合。所述至少兩種的組合，例如Pebax1657和Pebax1074、Pebax4011和Pebax2533等。