[发明专利]一种具有支化网络结构的聚乙烯胺膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有支化网络结构的聚乙烯胺复合膜的制备方法，其特征在于：首先将支化网络结构的聚乙烯亚胺负载到埃洛石纳米管上，然后将聚乙烯亚胺修饰的埃洛石纳米管复合材料与聚乙烯胺共混得到铸膜液，并涂覆到微孔滤膜的表面制得具有支化网络结构的聚乙烯胺功能膜，该功能膜的厚度为1-100µm；

所述的具有支化网络结构的聚乙烯胺复合膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）取微孔滤膜作为支撑膜，在20-30°C、1-5%的表面活性剂水溶液中浸泡24-72h，清洗干燥后待用，命名为产物A；

（2）制备聚乙烯亚胺修饰的埃洛石纳米管复合材料：将聚乙烯亚胺加入到去离子水中，配制成浓度为0.1-1.5g/L的聚乙烯亚胺水溶液；在温度为25 °C、转速为50-200rpm的磁力搅拌条件下，将埃洛石纳米管加入到上述的聚乙烯亚胺水溶液中，得到聚乙烯亚胺与埃洛石纳米管的混合溶液，持续搅拌10-180min，使得聚乙烯亚胺负载到埃洛石纳米管上；然后将聚乙烯亚胺修饰的埃洛石纳米管复合材料的水相悬浮液抽滤、洗涤，在60 °C的真空烘箱中干燥24 h，得到固体状聚乙烯亚胺修饰的埃洛石纳米管复合材料，命名为产物B；

其中产物B中聚乙烯亚胺和埃洛石纳米管的质量比为（0.1-10）：100；

（3）制备铸膜液：

取聚乙烯胺与产物B，溶于去离子水中，在20-50KHz的频率下超声分散0.5-2h，然后在温度为25-35°C、转速为50-200rpm磁力搅拌条件下，持续搅拌2-12h，得到均相铸膜液；

其中铸膜液中聚乙烯胺的质量分数为1-5%；

（4）制备复合膜：

将铸膜液涂覆在产物A的表面，控制湿膜厚度为1-100µm，在温度为25-80°C的鼓风干燥箱中干燥4-24h，待用。

2.根据权利要求1所述的具有支化网络结构的聚乙烯胺复合膜的制备方法，其特征在于：所用的微孔滤膜是支撑膜，起支撑作用，截留分子量为5000-50000，微孔滤膜材质为聚砜、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所述的具有支化网络结构的聚乙烯胺复合膜的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为乙二胺。

4.根据权利要求1所述的具有支化网络结构的聚乙烯胺复合膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，控制埃洛石纳米管按照1-100mg/min的速度缓慢加入到聚乙烯亚胺溶液中，使聚乙烯亚胺负载到埃洛石纳米管的内外管壁。

5.一种权利要求1~4任一项所述的制备方法所制得的具有支化网络结构的聚乙烯胺复合膜。

6.根据权利要求5所述的具有支化网络结构的聚乙烯胺复合膜，其特征在于：所述功能膜的厚度为1-100µm；所述功能膜是由聚乙烯亚胺修饰的埃洛石管复合材料和聚乙烯胺基质所构成，其中聚乙烯亚胺修饰的埃洛石管复合材料和聚乙烯胺基质的质量比为（0.1-5.0）：100。

7.一种权利要求5或6所述的具有支化网络结构的聚乙烯胺复合膜在选择性分离CO₂中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：应用时，将复合膜固定在膜池中，有效膜面积为0.28-12.56cm²，上游侧压力范围为0.1MPa-2.0MPa，气体渗透测试温度为25°C，进料侧气体的湿度通过温度可控的加湿罐调控；在膜腔的下游侧采用He或者H₂作为吹扫气，吹扫气流速控制在2-80sccm，压力为常压，采用恒压变体积法测试气体渗透性能。