[發明專利]一種用于CO2

在審

• 申請號: 202210051166.0
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114377562A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 栗曉東
• 申請（專利權）人: 天津眾泰材料科技有限公司
• 主分類號: B01D69/14
• 分類號: B01D69/14;B01D67/00;B01D53/22
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 薛萌萌

本發明提供了一種用于CO₂/CH₄氣體分離的混合基質膜及其制備方法，包括以下步驟：將SBA?15分子篩、溶劑、氨基化試劑混合，加熱至反應完全，過濾、干燥，得到氨基化填料；將6FDA、ODA、DMAC混合并保溫反應，之后加入脫水劑及催化劑，反應后的反應液與乙醇混合，洗滌、干燥分離析出的固體，得到聚酰亞胺；將聚酰亞胺、氨基化填料、溶劑混合均勻得到鑄膜液，將鑄膜液涂抹在模板上，烘干得到預制膜，將預制膜高溫熱處理，得到所需混合基質膜。本發明所述的用于CO₂/CH₄氣體分離的混合基質膜通過加入氨基化填料，降低了高分子鏈的緊密堆砌且維持了良好的機械性能，增強了CO₂的滲透通量，使得CO₂/CH₄選擇性的提升，混合基質膜相較于高分子基膜，CO₂分離性能顯著提升。

技術領域

本發明屬于氣體分離技術領域，尤其是涉及一種用于CO₂/CH₄氣體分離的混合基質膜及其制備方法。

背景技術

隨著人類社會的快速發展，人們對能源的需求日益增加。然而新型能源技術未有新的突破，化石燃料依然是能源市場的主導，伴隨而來的是化石燃料帶來的一系列副產物，其中溫室氣體CO₂對環境的污染最為嚴重，全球約四分之三的CO₂源于化石燃料的燃燒。據統計，在2035年全球的CO₂濃度將會達到435ppm，如此高的二氧化碳濃度，已經引起了全球變暖，冰川融化，海平面上漲等自然災害，這已經給人類帶來了無法估量的損失，嚴重威脅了人類的生存發展。因此，CO₂的分離與捕集已經成為人類必須要面對且亟待解決的問題。

目前，對于二氧化碳的分離和捕集主要有物理與化學吸附法、低溫蒸餾以及膜分離等技術。與傳統方法相比，膜分離技術具有能源消耗低、占地面積小、無有毒有害副產物等優勢。經過了幾十年的發展，膜分離技術在不斷地完善和發展，已取得了顯著的成果。氣體分離膜一般分為無機膜、高分子膜和混合基質膜。相比前兩者，混合基質膜不僅具有高分子膜的良好加工性還具有無機膜的優異分離性能。同時混合基質膜的制備工藝簡單，價格低廉等特點也讓其脫穎而出。

混合基質膜的填料主要有石墨烯、碳納米管、分子篩及金屬有機骨架(MOFs)等材料。其中分子篩相比于其他填料，具有合成簡單、價格低廉、環境友好等優勢。但其存在與聚合物界面相容性差這一難題，導致混合基質膜的CO₂分離性能差，這嚴重限制了分子篩類混合基質膜的規模化。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種用于CO₂/CH₄氣體分離的混合基質膜及其制備方法，以解決現有方法制備的氣體分離膜對CO₂/CH₄分離性能低，填料與聚合物基質界面相容性差等問題，提高混合基質膜的CO₂分離性能。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種用于CO₂/CH₄氣體分離的混合基質膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將SBA-15分子篩、乙醇通過磁力攪拌混合，加熱至一定溫度，緩慢滴入氨基化試劑，反應完全后，冷卻至室溫，過濾得到白色固體，利用乙醇洗滌，干燥后得到氨基化填料；

(2)將六氟二酐(6FDA)、DMAC混合溶解后，在一定溫度下加入ODA并保溫反應一定時間，之后加入脫水劑及催化劑，反應完全，得到反應液，將反應液與乙醇混合，分離析出固體，將固體利用乙醇洗滌，在一定溫度下干燥后，得到聚酰亞胺；

(3)將聚酰亞胺與DMAC混合至完全溶解，加入氨基化填料，超聲攪拌混合均勻得到鑄膜液，將鑄膜液涂抹在聚四氟乙烯模板上，烘干溶劑得到預制膜，將預制膜高溫熱處理，得到所需混合基質膜。