[发明专利]一种阳离子交换膜及其制备与在分离烷烃/烯烃中的应用

说明书

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种阳离子交换膜及其制备与在分离烷烃/烯烃中的应用。本发明利用N,N‑二甲基甲酰胺为相转移剂，与胆碱赖氨酸盐离子液体、聚丙烯腈和阳离子交换树脂混合，制备得到负载离子液体的阳离子交换膜，该膜可在电场的作用下分离烯烃/烷烃，其中，烯烃与银离子形成的带正电荷的络合物在电场的作用下透过阳离子交换膜实现烯烃与烷烃的分离；络合物中的银离子在阴电极上还原，烯烃被释放。沉积银单质的阴电极，可改变电流方向变为阳极，并使银重新变为银离子反复利用。本发明制备方法简单，成本低，制得的阳离子交换膜性能稳定，适于工业化生产。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种阳离子交换膜及其制备与在分离烷烃/烯烃中的应用。

背景技术

烯烃是石化行业重要的基础原料。在工业上，由石油催化裂化法或由煤气化后经过费托合成生产烯烃，都面临烯烃与烷烃分离的问题。由于同碳烯烃和烷烃分子的大小和沸点相近，传统低温精馏的分离方法能耗高、工序复杂、投资大，为了降低投资，减少能耗，化工界一直在试图使用新的分离方法替代低温蒸馏法，如反应精馏、分子筛分离、膜分离等。膜分离是烯烃/烷烃分离的最具前景的替代方法之一，具有低能耗、低投资、环境友好等特点。

膜的分离机理分为溶解扩散和促进传递两种。基于溶解扩散机理的膜对烯烃和烷烃的选择性不高，或渗透率过低，如当分离乙烷和乙烯时，分离因子仅为4～5，没有实际应用价值。促进传递膜(FTM)分离技术是在膜内引入过渡金属离子为载体，与烯烃发生可逆反应形成中间化合物，以完成烯烃传递分离。 FTM技术具有高度的选择性，被认为是一种高效且具有应用价值的烯烃/烷烃分离方法。Ag⁺等过渡金属与烯烃之间可以形成络合物，该络合物可通过升温或减压而解络。不少研究者制备促进传递膜，将银盐固定在膜中作为载体用于分离烯烃/烷烃。但上述膜在使用的过程中会出现银盐被还原变成单质银，而造成膜寿命短，分离烯烃/烷烃的能力下降。

离子液体具有可设计性，不少添加离子液体的促进扩散膜分离烯烃/烷烃的性能增强，另外离子液体具有导电性。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种阳离子交换膜的制备方法，该方法利用N, N-二甲基甲酰胺为相转移剂，与胆碱赖氨酸离子液体、聚丙烯腈和阳离子交换树脂混合，制备得到负载离子液体的阳离子交换膜。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的阳离子交换膜，该膜可在电场的作用下分离烯烃/烷烃。

本发明的再一目的在于提供上述阳离子交换膜的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种阳离子交换膜的制备方法，包含如下步骤；

(1)将阳离子交换树脂与聚丙烯腈混合，得到基膜；

(2)将胆碱赖氨酸盐离子液体与N, N-二甲基甲酰胺混合，得到混合溶液；然后将混合溶液加入到步骤(1)制得的基膜中，搅拌，除气泡，得到粘稠液；

(3)将步骤(2)制得的粘稠液压制成膜，成膜后清洗，得到阳离子交换膜；

步骤(1)中所述的阳离子交换树脂优选为强酸性阳离子交换树脂；

所述的强酸性阳离子交换树脂优选为交换基团为磺酸基(－SO₃H)的阳离子交换树脂；

步骤(1)中所述的阳离子交换树脂的用量优选为基膜质量的10～70％；

步骤(1)中所述的阳离子交换树脂优选进行如下预处理：

将阳离子交换树脂干燥粉碎过筛；

所述的过筛优选为150～300目筛网；