的膜及其制备方法

文档序号:8290217阅读:290来源:国知局
的膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于渗透汽化膜分离技术领域,特别涉及一种用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于0)2排放过多引起的全球气候温室效应引起了世界的广泛关注,碳减排刻不容缓,CCS被认为是有效途径,其中溶剂吸收法是比较成熟的工艺,但是溶剂再生过程中,加热解吸和气体解吸的能耗高、溶剂损失大,且不适用于沸点较低的溶剂回收。
[0003]膜技术作为一种适用范围广,操作灵活简便,占地面积小,运行费用低,易于维护,便于放大等诸多优点,正在得到广泛的应用,在专利《采用碳酸二甲酯吸收和膜解吸结合的CO2捕集方法》中提到了溶剂吸收与膜解吸结合的办法,通过这种方式大大降低了原解吸过程中的高能耗和高溶剂损失问题,本发明是对此专利的持续研宄。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于提供一种用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜。
[0005]本发明的目的还在于提供一种用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜的制备方法。
[0006]为达到上述技术目的,本发明的技术方案如下:
[0007]一种用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜,由基膜和带有活性基团的聚二甲基硅氧烷膜组成,所述活性基团为酯基或胺基,所述聚二甲基硅氧烷膜的厚度为ΙΟμπι?70 μ m0
[0008]所述活性基团来自于带有活性基团的有机化合物,所述有机化合物为乙烯基三甲氧基、硅酸乙酯、三氨甲基三甲氧基硅烷、硅酸甲酯、聚多巴胺、N-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的一种以上。
[0009]所述基膜的材料为聚二甲亚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯。
[0010]所述含有CO2的溶液为甲醇、丙酮、聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、琥珀酸丁酯中的一种以上。
[0011]一种用于从含有CO2的溶液中解吸CO 2的膜的制备方法,包括步骤如下:
[0012](I)膜液的配置:将聚二甲基硅氧烷与溶剂混合充分,其中聚二甲基硅氧烷的质量分数为20% -80% ;然后加入活性交联剂和催化剂,搅拌反应得到膜液;其中活性交联剂与PDMS的质量比为0.2-4 ;交联的温度为15?35°C ;
[0013](2)将上述膜液涂覆在基膜上,待溶剂蒸发后交联固化成膜,厚度为10 μπι?70 μ m,ο
[0014]所述溶剂为正己烷、正庚烷、正辛烷、苯、甲苯和二甲苯中的一种以上。
[0015]所述活性交联剂为乙烯基三甲氧基、硅酸乙酯、三氨甲基三甲氧基硅烷、硅酸甲酯、聚多巴胺、N-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的一种以上。
[0016]所述催化剂为二月桂酸二丁基锡,催化剂的质量为加入活性交联剂的5?25%。
[0017]所述基膜材料为聚二甲亚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯。
[0018]本发明的有益效果:与现有常用加热解吸和惰性气体解吸相比,采用膜法解吸可以大幅降低解吸能耗30 %?50 %,减少吸收剂损失20?40 %。本发明提供一种用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜及其制备方法。本发明的膜渗透通量达到0.2?1.1kg/(h*m2),富集因子达到23?50。
【附图说明】
[0019]图1为用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜的制备流程图。
【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021]根据图1所示的流程图制备用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜:取PDMS12.3g,加入溶剂正庚烷40g,搅拌均匀,加入活性组分乙烯基三甲氧基硅烷2g,加入催化剂二月桂酸二丁基锡0.5g,在25°C下搅拌3h,用制膜机制膜,基膜为聚丙烯腈,控制活性层厚度为30 μ m,蒸发成膜,吸收解吸体系为甲醇-CO2,此膜的渗透通量为0.7kg/ (h*m2),富集因子达到23。
[0022]实施例2
[0023]根据图1所示的流程图制备用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜:取PDMS12.3g,加入溶剂正己烷50g,搅拌均匀,加入活性组分硅酸乙酯0.5g,苯基三乙氧基硅烷1.Sg,加入催化剂二月桂酸二丁基锡0.6g,在25°C下搅拌4h,用制膜机制膜,基膜为聚二甲亚砜,控制膜层厚度为15 ym,蒸发成膜,吸收解吸体系为碳酸二甲酯-CO2,此膜的渗透通量为0.8kg/ (h*m2),富集因子达到35。
[0024]实施例3
[0025]根据图1所示的流程图制备用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜:取PDMS12.3g,加入溶剂正己烷50g,搅拌均匀,加入活性组分硅酸乙酯0.5g,N-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷0.8g,聚多巴胺2.1g加入催化剂二月桂酸二丁基锡0.65g,在25°C下搅拌4h,用制膜机制膜,基膜为聚二甲亚砜,控制膜层厚度为70 μ m,蒸发成膜,吸收解吸体系为碳酸丙烯酯-CO2,此膜的渗透通量为0.78kg/(h*m2),富集因子达到50。
[0026]实施例4
[0027]根据图1所示的流程图制备用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜:取PDMS12.3g,加入溶剂正己烷50g,搅拌均匀,加入活性组分硅酸乙酯0.5g,苯基三乙氧基硅烷0.5g,聚多巴胺2.1g加入催化剂二月桂酸二丁基锡0.6g,在25°C下搅拌4h,用制膜机制膜,基膜为聚二甲亚砜,控制膜层厚度为45 μ m,蒸发成膜,吸收解吸体系为碳酸丙烯酯_C02,此膜的渗透通量为0.85kg/ (h*m2),富集因子达到46。
[0028]实施例5
[0029]根据图1所示的流程图制备用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜:取PDMS12.3g,加入溶剂正己烷50g,搅拌均匀,加入活性组分硅酸乙酯0.5g,苯基三乙氧基硅烷0.5g,聚多巴胺2.1g加入催化剂二月桂酸二丁基锡0.6g,在25°C下搅拌4h,用制膜机制膜,基膜为聚二甲亚砜,控制膜层厚度为15 μ m,蒸发成膜,吸收解吸体系为碳酸丙烯酯_C02,此膜的渗透通量为1.1kg/(h*m2),富集因子达到41。
【主权项】
1.一种用于从含有CO 2的溶液中解吸CO 2的膜,其特征在于,由基膜和带有活性基团的聚二甲基硅氧烷膜组成,所述活性基团为酯基或胺基,所述聚二甲基硅氧烷膜的厚度为10 μ m ?70 μ m。
2.根据权利要求1所述的用于从含有CO2的溶液中解吸CO 2的膜,其特征在于,所述活性基团来自于带有活性基团的有机化合物,所述有机化合物为乙烯基三甲氧基、硅酸乙酯、三氨甲基三甲氧基硅烷、硅酸甲酯、聚多巴胺、N-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的用于从含有CO2的溶液中解吸CO 2的膜,其特征在于,所述基膜的材料为聚二甲亚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯。
4.根据权利要求1-3所述的用于从含有CO2的溶液中解吸CO 2的膜,其特征在于,所述含有CO2的溶液为甲醇、丙酮、聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、琥珀酸丁酯中的一种以上。
5.一种用于从含有CO 2的溶液中解吸CO 2的膜的制备方法,其特征在于,包括步骤如下: (1)膜液的配置:将聚二甲基硅氧烷与溶剂混合充分,其中聚二甲基硅氧烷的质量分数为20% -80% ;然后加入活性交联剂和催化剂,搅拌反应得到膜液;其中活性交联剂与PDMS的质量比为0.2-4 ;交联的温度为15?35°C ; (2)将上述膜液涂覆在基膜上,待溶剂蒸发后交联固化成膜,厚度为10μπι?70 μπι,。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂为正己烷、正庚烷、正辛烷、苯、甲苯和二甲苯中的一种以上。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述活性交联剂为乙烯基三甲氧基、硅酸乙醋、三氨甲基三甲氧基硅烷、硅酸甲酯、聚多巴胺、N-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的一种以上。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂为二月桂酸二丁基锡,催化剂的质量为加入活性交联剂的5?25%。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述基膜材料为聚二甲亚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯。
10.根据权利要求5-9所述的制备方法,其特征在于,所述含有CO2的溶液为甲醇、丙酮、聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、琥珀酸丁酯中的一种以上。
【专利摘要】本发明公开了属于分离技术领域的一种用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜及其制备方法。所述用于从含有CO2的溶液中解吸CO2的膜由基膜和带有活性基团的聚二甲基硅氧烷膜组成,所述活性基团为酯基或胺基,所述聚二甲基硅氧烷膜的厚度为10μm~70μm。本发明将聚二甲基硅氧烷与活性交联剂混合,涂覆在基膜上,在一定温度下交联固化成膜。本发明膜用于从含有CO2的溶液中分离CO2,吸收CO2的溶液为甲醇、丙酮、聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、琥珀酸丁酯中的一种,本发明的膜渗透通量达到0.2~1.1kg/(h·m2),富集因子达到23~50。
【IPC分类】B01D67-00, C01B31-20, B01D61-36, B01D71-82, B01D71-70
【公开号】CN104607073
【申请号】CN201410834859
【发明人】汤志刚, 费维扬, 陈建, 郭栋, 贺志敏, 李红伟, 赵志军
【申请人】清华大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月26日
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