[发明专利]一种CO2

说明书

本发明公开了一种CO₂/N₂气体分离膜、其制备方法及应用。所述的制备方法包括：在无氧气氛中对聚氯乙烯薄膜或聚氯乙烯粉体进行碳化处理，获得CO₂/N₂气体分离膜。本发明还公开了一种气体分离方法，其包括：以前述方法制备的CO₂/N₂气体分离膜将含有CO₂及N₂的混合气体中的CO₂与N₂相互分离。本发明采用的基体是热稳定性较差的聚氯乙烯，原料广泛，价格低；并且本发明分离膜的制备方法简单易于操作，对N₂吸附量低甚至不具有吸附性，能有效吸附分离CO₂/N₂，对CO₂/N₂具有高选择性。

技术领域

本发明涉及一种气体分离膜，特别涉及一种CO₂/N₂气体分离膜及其制备方法与应用，属于气体分离技术领域。

背景技术

现如今，温室效应对人类社会的生存和发展带来了严重的影响，而温室气体的来源多种多样，主要包括CO₂、CH₄、氮氧化物和氟化物等，其中CO₂是最重要的温室气体。人类向大气中排放的碳排放量已经越来越大，在所有的碳排放量中，85％是以二氧化碳的形式存在。人为产生的CO₂主要是通过化工燃料的燃烧，比如火力发电厂、钢铁厂、水泥厂等，其中以火力发电厂的排放量为主。火力发电厂会排出大量的烟道气，气体组成中的二氧化碳的排放加剧了温室效应，对环境造成了危害。

近年来，环境保护这一部分已经越来越被人们所重视，对废气的排放管理力度越来越强。但是在未来的发展中，人类社会还是会高度依赖化石燃料，这必将会大量产生二氧化碳，而二氧化碳除了会导致温室效应，全球变暖等生态问题之外，它也是一种重要的化工生产原料，其用途广泛，如用于可用于制碱工业和制糖工业等。因此对二氧化碳的分离回收受到了广大关注。

在化工燃料燃烧排放的废气中，除CO₂外，氮气也作为主要的成分存在于废气中。例如在烟道气中，氮气和二氧化碳的含量超过了90％，其中氮气含量大约在85％，二氧化碳含量为12％上下。因此，作为碳分离的第一步，从化石燃料燃烧的废气流中除去CO₂，尤其是CO₂和N₂的分离，对于减少大气中的温室气体，回收CO₂具有重要意义。

现阶段对二氧化碳的分离手段主要有以下几种：1)吸收分离法，2)变压吸附分离法，3)膜分离法，4)深冷分离法。吸附法脱除二氧化碳是基于二氧化碳在吸附剂表面吸附或与吸附剂发生反应的原理。目前主要的吸附剂有活性炭、沸石分子筛和碳分子筛、硅胶、金属有机骨架材料等。表1列出部分已有对CO₂/N₂吸附分离材料的吸附结果。

表1部分已有对CO₂/N₂吸附分离材料的分离结果

但这些已有用于CO₂/N₂吸附分离的材料对N₂吸附量大，CO₂/N₂分离系数较低，因此寻求一种对N₂吸附量小，CO₂/N₂分离效果好的气体分离膜材料，已然成为业界研究人员长期以来一直努力的方向。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种CO₂/N₂分离效果好的CO₂/N₂气体分离膜及其制备方法，从而克服了现有技术中的不足。