[发明专利]一种具有星形网状结构的聚氧化乙烯CO2优先渗透分离膜有效
申请号: | 201310594693.7 | 申请日: | 2013-11-19 |
公开(公告)号: | CN103566781A | 公开(公告)日: | 2014-02-12 |
发明(设计)人: | 丁晓莉;赵红永;张玉忠 | 申请(专利权)人: | 天津工业大学 |
主分类号: | B01D71/52 | 分类号: | B01D71/52;B01D69/06;B01D53/22;C08F283/06;C08F299/02 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 300160*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 具有 星形 网状结构 氧化 乙烯 co sub 优先 渗透 分离 | ||
技术领域
本发明涉及高分子分离膜技术,具体的说是制备出一种具有星形网状结构的聚氧化乙烯CO2优先渗透的分离膜。
背景技术
CO2的分离和脱除是一个非常有应用前景的分离过程。天然气是近几十年的主要能源之一,而天然气产品中常常含有大量的CO2,这样既影响了天然气的燃烧的质量也会腐蚀输送天然气的管路和设备,CO2的脱除显得十分重要。氢气是未来的主要能源之一,其主要来源是通过烷烃的重整和水合气反应,该过程产生了CO2杂质气体,为了得到高纯的氢源,CO2的脱除显得十分重要。再者,CO2是一种主要的温室气体,从烟道气中(主要含有N2和CO2)除去CO2,对抑制温室效应的发展起很大的作用。
CO2分离技术主要有吸附法、物理吸收法、化学吸收法、低温蒸馏法、膜分离法及这些方法的组合应用等。膜分离法具有装置简单、操作容易、占地少、能耗小、成本低和污染小等优势。
目前研究并使用较多的应用于CO2分离的大多是玻璃态聚合物材料,主要有聚砜、聚乙炔、纤维素、聚氨酯、聚酰胺和聚酰亚胺等。这些传统的玻璃态聚合物膜材料大多依靠聚合物链段的筛分能力进行分离,所以可通过改变结构提高聚合物筛分能力来提高聚合物的气体分离性能。然而,由于受到“Robeson上限”的制约,其气体渗透性能利分离性能通常是一对矛盾,很难同时获得高的气体渗透性能和分离性能。另一方面,由于CO2等凝聚性气体易引起玻璃态聚合物膜材料的塑化,使玻璃态聚合物链段溶胀,链段间距增大,削弱玻璃态聚合物膜的筛分性能(即扩散选择性),从而降低传统玻璃态聚合物膜的分离性能,所以仅仅通过提高聚合的筛分能力(提高扩散选择性)有时也很难提高气体的分离性能,特别是气体中含有大量的CO2等凝聚性气体。所以,人们开始关注通过提高溶解选择性来提高聚合物膜分离性能的方法。大量研究已表明,含大量醚氧基团的聚氧化乙烯(PEO)类膜材料通常具有很高的CO2/N2、CO2/H2及CO2/CH4溶解选择性和CO2渗透性,是极具潜力的CO2分离膜材料。本专利通过改善聚合物结构来提高聚合物自由体积进而提高气体渗透性,通过引入醚氧基团提高溶解选择性,研制出具有星形网状结构的含醚氧基团的CO2优先渗透分离膜。
发明内容
本发明的目的在于制备出具有星形网状结构的聚氧化乙烯CO2优先渗透的分离膜。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
选用含醚氧基团的聚乙二醇丙烯酸酯类及聚乙二醇甲基丙烯酸酯类单体和多官能度交联剂,在引发剂作用下自由基聚合,通过交联得到致密平板膜。
具体地说,本发明所述的具有星形网状结构的聚氧化乙烯CO2优先渗透分离膜,按如下步骤制备:
1.所述的具有星形网状结构的聚氧化乙烯CO2优先渗透分离膜制备步骤如下:一定量的含乙烯基PEO单体和一定量的多官能度交联剂,一定量的引发剂及溶剂混合均匀,通入氮气除去溶液中的氧气,脱泡后将混合液置于两块石英玻璃板间。玻璃板间放置有一定直径的铜丝,用于控制膜的厚度。在加热或紫外灯照射下,进行自由基聚合,反应完成后获得星形网状聚氧化乙烯聚合物平板膜。将平板膜置于去离子水中清洗3天以上,然后在真空烘箱中烘干。膜在常温下保存在真空干燥器中。
2.按照权利要求1所述的具有星形网状结构的聚氧化乙烯CO2优先渗透分离膜,其特征在于:制备过程中所用的含乙烯基PEO单体包括聚乙二醇丙烯酸酯类和聚乙二醇甲基丙烯酸酯类;其分子量范围为100~100000。
3.按照权利要求1所述的具有星形网状结构的聚氧化乙烯CO2优先渗透分离膜,其特征在于:交联聚合物膜中乙烯基PEO单体的含量为1%~99%。
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