[发明专利]气体分离膜及其制备方法

说明书

本发明提供了气体分离膜及其制备方法。该气体分离膜包括：有机改性氧化物，有机改性氧化物为有机改性金属氧化物或有机改性非金属氧化物；含氧乙烯有机物，含氧乙烯有机物包括含氧乙烯链的单体和含氧乙烯链的低聚物中的至少之一。上述的有机改性氧化物与含氧乙烯有机物之间通过自由基聚合进行复配，使得气体分离膜具有较高的二氧化碳‑氧气、二氧化碳‑氮气、氧气‑氮气分离系数的同时，水蒸气透过系数也较高；另外，有机改性氧化物是通过有机物改性的氧化物，如此可以保证气体分离膜具有很高的力学强度，进而进一步有助于提高气体分离膜的气体透过系数和分离系数，以及降低气体分离的成本及能耗。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，具体的，涉及气体分离膜及其制备方法。

背景技术

气体分离(gasseparatioN₂，简称GS)是用于进行气体混合物组分分离的一种膜过程，该过程具有“经济、便捷、高效、清净”的技术特点，是继“深冷分离”和“变压吸附分离”之后，被称为最具发展应用前景的第三代新型气体分离技术，已成为膜分离技术中的独立技术分支。在石油、天然气、化工、冶炼、医药等工业领域广泛用于N₂/H₂、O₂/N₂、CO₂/CH₄，CO₂/N₂等混合气体的分离和提浓，对工业企业的节能降耗、技术进步起到了积极的推动作用，产生了显著的经济和社会效益。与传统的深冷分离和变压吸附分离相比，气体分离有如下的优点：①过程常温操作，能耗低，操作费用省；②工艺简单，操作方便，占地面积小，投资省；③操作弹性大，可通过调节膜面积和工艺参数来适应处理量的波动；④过程不引入其他试剂(例如分子筛等)，不需要再生，没有二次污染。但是，目前的气体分离膜对气体的选择性还不是很好。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种气体分离膜，该气体分离膜对气体的选择性较高。

在本发明的一方面，本发明提供了一种气体分离膜。根据本发明的实施例，该气体分离膜包括：有机改性氧化物，所述有机改性氧化物为有机改性金属氧化物和有机改性非金属氧化物；含氧乙烯有机物，所述含氧乙烯有机物包括含氧乙烯链的单体和含氧乙烯链的低聚物中的至少之一。由此，上述的有机改性氧化物与含氧乙烯有机物之间通过自由基聚合进行复配，使得气体分离膜具有较高的二氧化碳-氧气、二氧化碳-氮气、氧气-氮气分离系数的同时，水蒸气透过系数也较高；另外，有机改性氧化物是通过有机物改性的氧化物，如此可以保证气体分离膜具有很高的力学强度，进而进一步有助于提高气体分离膜的气体透过系数和分离系数，以及降低气体分离的成本及能耗。

根据本发明的实施例，所述有机改性氧化物中的有机物为含砜基、季胺基、伯氨基或叔氨基的全氟侧链的碳氟化合物。

根据本发明的实施例，所述有机改性氧化物中的有机物中的有机基团包括羟基、羧基、(甲基)丙烯酸基、醚基、环氧基、酯基、氧乙烯基、丙烯酰胺基、氨基、亚氨基、酰胺基和氨基甲酸酯基中的至少之一。

根据本发明的实施例，所述有机改性氧化物中的氧化物为Al、Ta、Zr、Si、Ti、Mg、Zn、Sr、Bi、Ca、Ga、In、Fe、Co、Ni、Nb、Ba、Ge和Sn中的至少之一形成的氧化物。

根据本发明的实施例，所述有机改性氧化物的粒径为2～500nm。

根据本发明的实施例，所述含氧乙烯链的单体为甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化异氰尿酸三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯和甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酰胺中的至少之一。所述含氧乙烯链的低聚物为聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酰胺、聚乙二醇二(甲基)丙烯酰胺和聚氨酯(甲基)丙烯酸酯中的至少之一。