[发明专利]一种具有片层筛分通道的聚乙烯胺复合功能膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有片层筛分通道的聚乙烯胺复合功能膜的制备方法，其特征在于：将氧化石墨烯和聚乙烯胺的插层共聚物，溶于聚乙烯胺水溶液中分散成均一铸膜液，通过涂覆法在微孔滤膜的表面制备功能膜；

所述插层共聚物的层间距的调控范围为8Å-24Å；

上述制备方法，包括以下步骤：

步骤一、通过Hummers法制备得1mg/mL-10mg/mL氧化石墨烯分散液；

步骤二、选取固含量为1mg/mL-10mg/mL的氧化石墨烯分散液，超声分散，形成均匀、稳定的水溶液；然后，逐滴加入质量百分比为15%-30%的聚乙烯胺水溶液，调节氧化石墨烯和聚乙烯胺的质量比为1:0.5~10，超声分散1-6 h，控制温度在15℃-35℃搅拌2-12 h，得到均匀的混合液，离心干燥后待用，命名为产物A；

产物A中经过聚乙烯胺插层调控后的氧化石墨烯的层间距为8 Å -24 Å；

步骤三、取聚乙烯胺和产物A溶于水溶液中，超声使溶液均匀分散；

聚乙烯胺的浓度为5wt%-15wt%，产物A中氧化石墨烯的含量占聚乙烯胺的0.1wt%-2.0wt%；

步骤四、将步骤三的混合液均匀涂覆到微孔滤膜上，并用涂膜器控制湿膜的厚度为10-100微米，20℃-80℃下干燥，制备得具有筛分通道的聚乙烯胺复合功能膜。

2.根据权利要求1所述的具有片层筛分通道的聚乙烯胺复合功能膜的制备方法，其特征在于：所述的微孔滤膜是支撑膜，起支撑作用，材质为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的任一种。

3.根据权利要求1所述的具有片层筛分通道的聚乙烯胺复合功能膜的制备方法，其特征在于，步骤二中调控氧化石墨烯和聚乙烯胺的质量比为1:0.5~10，能控制接枝量和插层间距，得到不同种类的插层型GO-PVAm共聚物。

4.根据权利要求1所述的具有片层筛分通道的聚乙烯胺复合功能膜的制备方法，其特征在于，步骤二中，超声分散的速率为10000r/min。

5.一种采用权利要求1~4任一项所述的制备方法制备出的具有片层筛分通道的聚乙烯胺复合功能膜。

6.一种权利要求5所述的具有片层筛分通道的聚乙烯胺复合功能膜在选择性吸附分离二氧化碳中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述复合功能膜用于CO₂/N₂混合气分离时，将膜固定在膜池中，进料侧测试压力范围为0.1MPa-1.5MPa，气体渗透测试温度为25 ℃，进料侧气体的湿度通过加湿罐调控，有效膜面积为12.56 cm²；在膜腔的下游侧采用H₂作为吹扫气吹扫，吹扫气流速控制在30 sccm，压力为常压，采用气相色谱对下游侧组分进行检测。