一种二氧化碳捕集膜涂液、二氧化碳捕集膜及其制备方法与流程

本申请涉及分离膜的，具体涉及一种二氧化碳捕集膜涂液、二氧化碳捕集膜及其制备方法。

背景技术：

1、碳捕集、利用与封存在温室气体减排及二氧化碳资源化利用等方面都具有十分重要的意义，可有效推动节能低碳技术产业化的进程。其中，二氧化碳的捕集是重要环节。

2、与传统分离技术相比，以新型膜分离技术为代表的碳捕集技术有望大幅降低碳捕集能耗与成本，其应用领域包括烟道气碳捕集以及天然气、沼气和油田伴生气脱碳等方面。与其他方法相比，膜分离法具有设备体积小、固定投资少、环境友好、能耗低以及放大效应不显著等优点，具有广阔的应用前景。

3、目前，膜分离技术尚未实现工业化，制约膜分离技术在二氧化碳分离领域大规模工业应用的关键问题是商品二氧化碳分离膜的渗透选择性能不够高。

技术实现思路

1、为了提高二氧化碳分离膜的渗透选择性能，本申请提供一种二氧化碳捕集膜涂液、二氧化碳捕集膜及其制备方法。

2、本申请提供了一种二氧化碳捕集膜涂液，具体包括以下重量份的组分：聚乙烯基胺15-20份、聚丙烯酸钠7-11份、表面活性剂1-3份、交联剂0.8-1.6份、稳定剂0.08-0.14份、溶剂10-15份；

3、所述表面活性剂选自月桂醇磷酸酯钾、十六烷基乳酸酯和聚山梨酯中的任一种或多种；所述稳定剂为重量比为0.5-1.5：0.5-1.5的月桂酸锌和聚氧乙烯化蓖麻油。

4、本申请利用月桂醇磷酸酯钾、十六烷基乳酸酯和聚山梨酯中的任一种或多种作为表面活性剂，选择重量比为0.5-1.5：0.5-1.5的月桂酸锌和聚氧乙烯化蓖麻油作为稳定剂，联合聚乙烯基胺、聚丙烯酸钠、交联剂与溶剂，并控制各原料的用量作为二氧化碳捕集膜涂液，以制备二氧化碳捕集膜；利用上述技术方案获得的二氧化碳捕集膜具有良好的co2的渗透性能和选择性，适用于含有co2的混合气体的分离，如烟道气co2捕集与油田伴生气co2分离；且制备得到的二氧化碳捕集膜具有较强的耐盐雾性和抗拉强度，进一步拓宽了二氧化碳捕集膜的应用场景。

5、优选地，所述二氧化碳捕集膜涂液具体包括以下重量份的组分：聚乙烯基胺18-20份、聚丙烯酸钠7-9份、表面活性剂1-2份、交联剂0.8-1.2份、稳定剂0.11-0.14份、溶剂10-15份。

6、优选地，所述表面活性剂为重量比为11-17：0.3-0.9的十六烷基乳酸酯和聚山梨酯。

7、优选地，所述表面活性剂为重量比为13-15：0.4-0.8的十六烷基乳酸酯和聚山梨酯。

8、在一个具体的实施方案中，所述表面活性剂中，十六烷基乳酸酯和聚山梨的重量比可以为11：0.3、11：0.4、11：0.6、11：0.8、11：0.9、13：0.3、13：0.4、13：0.6、13：0.8、13：0.9、14：0.3、14：0.4、14：0.6、14：0.8、14：0.9、15：0.3、15：0.4、15：0.6、15：0.8、15：0.9、17：0.3、17：0.4、17：0.6、17：0.8、17：0.9。

9、在一些具体的实施方案中，所述表面活性剂中，十六烷基乳酸酯和聚山梨的重量比可以为11：0.3-0.4、11：0.4-0.6、11：0.6-0.8、11：0.4-0.8、11：0.8-0.9、13：0.3-0.4、13：0.3-0.8、11-13：0.6、13-14：0.8、13-15：0.9、14：0.4-0.6、14：0.4-0.9、11-14：0.6、14-15：0.8、14-17：0.9、15：0.3-0.4、15：0.4-0.6、13-15：0.6、15-17：0.8、15-17：0.9、17：0.3-0.4、17：0.4-0.6、14-17：0.6、13-17：0.8、11-17：0.9。

10、经过试验分析可知，本申请选择上述重量比的十六烷基乳酸酯和聚山梨作为表面活性剂，可以保证二氧化碳捕集膜的分离性能，并提高二氧化碳捕集膜的耐盐雾性。

11、优选地，所述稳定剂中，所述月桂酸锌的用量少于所述聚氧乙烯化蓖麻油的用量。

12、优选地，所述交联剂为重量比为9：1-7的均苯三甲酰氯和甘油三乙酸酯。

13、优选地，所述交联剂为重量比为9：3-5的均苯三甲酰氯和甘油三乙酸酯。

14、在一个具体的实施方案中，所述交联剂中，所述均苯三甲酰氯和甘油三乙酸酯的重量比可以为9：1、9：3、9：4、9：5、9：7。

15、在一些具体的实施方案中，所述交联剂中，所述均苯三甲酰氯和甘油三乙酸酯的重量比还可以为9：1-3、9：1-4、9：1-5、9：3-4、9：3-7、9：4-5、9：4-7、9：5-7。

16、经过试验分析可知，本申请选择上述重量比的十六烷基乳酸酯和聚山梨作为表面活性剂，可以保证二氧化碳捕集膜的分离性能，并进一步提高二氧化碳捕集膜的耐盐雾性。

17、优选地，所述溶剂为重量比为2：0.5-1的二甲基乙酰胺和甲醇的混合物。甲基吡咯烷酮

18、第二方面，本申请提供了一种二氧化碳捕集膜，由上述二氧化碳捕集膜涂液制备得到。

19、第三方面，本申请提供了上述二氧化碳捕集膜的制备方法，具体包括以下步骤：

20、分别称取相应重量份的各原料，将聚乙烯基胺15-20份、聚丙烯酸钠7-11份、表面活性剂1-3份、交联剂0.8-1.6份、稳定剂0.08-0.14份分别加入至所述溶剂中；

21、置于40-50℃条件下搅拌650-70min，得到铸膜液；将铸膜液静置，除泡，旋涂于多孔的高分子超滤膜上，室温下干燥后，制得所述二氧化碳捕集膜。

22、本申请利用上述制备方法来制备二氧化碳捕集膜，可以保证捕集膜的分离性能与力学性能，且制备过程简单、操作方便，适用于工业化规模生产。

23、综上所述，本申请的技术方案具有以下效果：

24、本申请提供了一种新的配方，利用月桂醇磷酸酯钾、十六烷基乳酸酯和聚山梨酯中的任一种或多种作为表面活性剂，选择重量比为0.5-1.5：0.5-1.5的月桂酸锌和聚氧乙烯化蓖麻油作为稳定剂，联合聚乙烯基胺、聚丙烯酸钠、交联剂与溶剂，并控制各原料的用量作为二氧化碳捕集膜涂液，以制备二氧化碳捕集膜。

25、利用本申请提高的技术方案获得的二氧化碳捕集膜具有良好的co2的渗透性能和选择性，适用于含有co2的混合气体的分离，如烟道气co2捕集与油田伴生气co2分离；且制备得到的二氧化碳捕集膜具有较强的耐盐雾性和抗拉强度，进一步拓宽了二氧化碳捕集膜的应用场景。

技术特征：

1.一种二氧化碳捕集膜涂液，其特征在于，具体包括以下重量份的组分：聚乙烯基胺15-20份、聚丙烯酸钠7-11份、表面活性剂1-3份、交联剂0.8-1.6份、稳定剂0.08-0.14份、溶剂10-15份；

2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集膜涂液，其特征在于，具体包括以下重量份的组分：聚乙烯基胺18-20份、聚丙烯酸钠7-9份、表面活性剂1-2份、交联剂0.8-1.2份、稳定剂0.11-0.14份、溶剂10-15份。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集膜涂液，其特征在于，所述表面活性剂为重量比为11-17：0.3-0.9的十六烷基乳酸酯和聚山梨酯。

4.根据权利要求3所述的二氧化碳捕集膜涂液，其特征在于，所述表面活性剂为重量比为13-15：0.4-0.8的十六烷基乳酸酯和聚山梨酯。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集膜涂液，其特征在于，所述稳定剂中，所述月桂酸锌的用量少于所述聚氧乙烯化蓖麻油的用量。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集膜涂液，其特征在于，所述交联剂为重量比为9：1-7的均苯三甲酰氯和甘油三乙酸酯。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳捕集膜涂液，其特征在于，所述交联剂为重量比为9：3-5的均苯三甲酰氯和甘油三乙酸酯。

8.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集膜涂液，其特征在于，所述溶剂为重量比为2：0.5-1的二甲基乙酰胺和甲醇的混合物。

9.一种二氧化碳捕集膜，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的二氧化碳捕集膜涂液制备得到。

10.根据权利要求9所述二氧化碳捕集膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结
本申请涉及分离膜的技术领域，具体公开了一种二氧化碳捕集膜涂液、二氧化碳捕集膜及其制备方法。本申请公开了一种二氧化碳捕集膜涂液，包括以下重量份的组分：聚乙烯基胺15‑20份、聚丙烯酸钠7‑11份、表面活性剂1‑3份、交联剂0.8‑1.6份、稳定剂0.08‑0.14份、溶剂10‑15份；表面活性剂选自月桂醇磷酸酯钾、十六烷基乳酸酯和聚山梨酯中的任一种或多种；稳定剂为重量比为0.5‑1.5：0.5‑1.5的月桂酸锌和聚氧乙烯化蓖麻油。本申请还公开了二氧化碳捕集膜的制备方法。利用上述技术方案获得的二氧化碳捕集膜具有良好的CO2的渗透性能和选择性，适用于含有CO2的混合气体的分离，且制备过程简单，适用于工业化规模生产。

技术研发人员：王双,李海玲,袁训龙,许家旺,许国峰,孙强,张云涛
受保护的技术使用者：中芯恒润环境科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7