[發(fā)明專利]一種用于CO2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110239249.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN112934011B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張飛;張瑜平;曾君;王約英;黃琳;桂田;陳祥樹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/80
• 分類號(hào): B01D71/80;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D53/22;B01D53/02
• 代理公司: 南昌賢達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 36136
• 代理人: 金一嫻

本發(fā)明涉及膜材料制備與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用于CO₂分離的膜材料及其制備方法。制備方法包括：以金屬有機(jī)框架材料MAF?66([Zn(atz)₂],Hatz為3?氨基?1，2，4?三氮唑)為填充物，以聚醚嵌段酰胺Pebax為連續(xù)相，制備得到混合基質(zhì)膜材料。與純高分子膜相比，本發(fā)明制備的混合基質(zhì)膜材料對(duì)CO₂的選擇性有較大提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜材料制備與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于CO₂分離的膜材料及制備方法。

專業(yè)術(shù)語(yǔ)：Pebax指聚醚嵌段酰胺，Hatz指3-氨基-1, 2, 4-三氮唑，dia骨架指一種類沸石金屬多氮唑骨架。

背景技術(shù)

化工過(guò)程中關(guān)于天然氣、高爐氣和生物沼氣中的CO₂脫除問題。傳統(tǒng)的脫除方法包括冷凍分離法、變壓吸附法和化學(xué)吸收法（Int J Hydrogen Energ, 38 (2013) 14495-14504）。這些傳統(tǒng)分離技術(shù)的共同點(diǎn)是都需要巨大的能耗，高能耗導(dǎo)致運(yùn)行成本居高不下。膜分離技術(shù)作為一項(xiàng)新型的分離技術(shù)，具有成本低、能耗低、分離效率高、綠色環(huán)保和裝置簡(jiǎn)單，易于放大操作等優(yōu)點(diǎn)，在CO₂的分離和捕獲上具有良好的應(yīng)用前景。

目前報(bào)道的應(yīng)用于氣體分離的膜材料主要包括無(wú)機(jī)膜（J Membrane Sci, 2019,236-242）、有機(jī)膜（Chemical Communications, 2013, 49, 2780-2782.）和雜化膜（Separation and Purification Technology, 2019, 214, 87-94.）三大類。混合基質(zhì)膜(Mixed Matrix Membrane: MMM) 是基于“溶解擴(kuò)散機(jī)制”和“促進(jìn)傳遞機(jī)制”實(shí)現(xiàn)目標(biāo)氣體分離的一種無(wú)機(jī)—有機(jī)雜化膜（Chemical Engineering and Technology, 2013, 36,717-727），以連續(xù)的高分子相為膜的基質(zhì)，分散的無(wú)機(jī)物作為填充物，這種方式可以實(shí)現(xiàn)高分子膜和無(wú)機(jī)膜兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，克服了無(wú)機(jī)膜難加工、難成膜的缺點(diǎn)，同時(shí)隨著無(wú)機(jī)填充物的加入可有效改善高分子膜的“trade-off”效應(yīng)，大大提高了高分子膜的氣體分離性能。混合基質(zhì)膜是最有希望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的膜材料之一。目前，關(guān)于MMM膜研究的首要目標(biāo)仍然是提高膜的分離選擇性和膜的滲透通量。

MAF-66[ Zn(atz)₂ ]為以3-氨基-1, 2, 4-三氮唑（Hatz）有機(jī)物為配體，與過(guò)渡金屬Zn構(gòu)筑的三維類沸石金屬多氮唑骨架，atz^-作為咪唑酸鹽型配體，連接四面體Zn(II)離子，形成dia骨架。由于配體上非配位N的含量增加，MAF-66對(duì)CO₂的吸附性能有明顯提高。但目前未見將MAF-66材料引入到膜分離中的報(bào)道，將MAF-66材料制成膜仍是一大難題，膜層容易存在晶間缺陷和針孔。以MAF-66為填料的混合基質(zhì)膜，還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足其中之一，提出一種以MAF-66為填料的混合基質(zhì)膜，用以提高膜對(duì)CO₂的選擇性，具有較大的應(yīng)用前景。本發(fā)明目的基于以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明目的第一方面，提供了一種用于CO₂分離的膜材料，所述膜材料為由MAF-66納米顆粒和Pebax混合組成的MAF-66/Pebax混合基質(zhì)膜。

優(yōu)選地，所述混合基質(zhì)膜中MAF-66納米顆粒的質(zhì)量百分含量為1%~30%。

本發(fā)明目的第二方面，提供了一種用于CO₂分離的膜材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、納米顆粒MAF-66的制備：將3-氨基-1,2,4-三氮唑配體溶液與鋅源溶液混合攪拌均勻，加入表面活性劑，經(jīng)溶劑熱反應(yīng)后干燥得到MAF-66納米顆粒；