[发明专利]一种一氧化碳分离膜及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种一氧化碳分离膜及其制备方法和用途。所述一氧化碳分离膜包括多孔膜、无机盐和离子液体；所述无机盐和离子液体分散于所述多孔膜的膜孔中；所述无机盐的阳离子选自Fe²⁺、Ag⁺、Hg⁺、Hg²⁺、Cd²⁺或Au⁺中的一种或至少两种的组合。所述一氧化碳分离膜是通过将无机盐和离子液体混合后压入多孔膜的膜孔中得到。本发明提供的一氧化碳分离膜具有促进CO传递的功能，尤其对CO/N₂体系具有较高的分离性能，且性能稳定，连续工作14天后分离性能没有明显变化。

技术领域

本发明属于气体膜分离技术领域，具体涉及一种一氧化碳分离膜及其制备方法和用途。

背景技术

高纯度的一氧化碳(CO)是碳一化工的重要原料，可生产多种重要的化工产品，如醋酸、甲酸、二甲基酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯和金属羧基化合物等。同时CO也是一种高热值的气体，可用作工业燃料。另外，CO作为大气中一种重要的痕量气体，可被对流层中的氢氧自由基(·OH)氧化。所以如果大气中CO含量高，则会造成氢氧自由基浓度下降，进一步降低对流层的氧化能力，最终导致其它痕量气体，如SO₂、氮氧化物等浓度增大，酸雨增多，雾霾加重，恶化环境。

众所周知，很多工业过程排放的尾气，如高炉气、转炉气、电石炉气、黄磷尾气和合成氨铜洗再生气等，均是含有CO、N₂、H₂、CH₄和CO₂等气体的混合物。例如转炉气的组成为：60％N₂，20％CO，15％H₂和5％CO₂。若能将这些尾气提纯并加以利用，不仅可以降低生产成本、产生经济效益，还可改善雾霾现象，减轻因CO燃烧转化为CO₂所造成的温室效应，最终实现高附加值化及能源、资源、环保的高度统一，推动化工可持续性发展。

膜分离CO技术是上世纪70年代开始商业化的气体分离技术，已广泛应用于H₂/CO体系的分离过程。但是，多数情况下，工业尾气是含有N₂的混合气，若采用常规固体膜技术进行CO提纯或净化脱除，技术上的难度很大。这是由于CO和N₂的物理性质极为相近，它们在大多数聚合物中具有相似的溶解系数和扩散系数，导致无法得到较高的分离系数。因此，开发具有较高CO/N₂选择性的促进传递膜成为解决这一问题的重要策略。

AneUrtiaga(Journal of Membrane Science 438(2013)38–45)等报道了氯化亚铜/1-己基-3-甲基咪唑氯盐支撑液膜用于分离CO/N₂的研究。其结果表明，该支撑液膜具有一定的促进CO传递的能力，但对CO的渗透系数不超过17Barrer，且CO/N₂的选择性也仅有2-3，仍然不能满足大部分条件下CO分离纯化的要求。

因此，在本领域期望得到一种对CO的渗透系数更高，对CO/N₂体系的分离性能更好的CO分离膜。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种一氧化碳分离膜及其制备方法和用途。该一氧化碳分离膜具有促进CO传递的功能，尤其对CO/N₂体系具有较高的分离性能，且性能稳定，连续工作14天后分离性能没有明显变化。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种一氧化碳分离膜，包括多孔膜、无机盐和离子液体；

所述无机盐和离子液体分散于所述多孔膜的膜孔中；