光聚合改性的聚烯丙基胺固载膜及其制备方法_3

文档序号:9934015阅读:来源:国知局
体系过滤后得到均匀溶液作为铸膜液;光敏剂ITX的用量为乙二胺质量的1. 1 %;所述高 能紫外电子束波长范围为400nm ;
[0062] 4)将步骤3)制得的铸膜液涂敷在经过步骤1)处理的聚砜基膜上,干燥得到所述 光聚合改性的聚烯丙基胺复合膜;所述干燥为在温度35°C,湿度50%的恒温恒湿环境中干 燥 20h。
[0063] 本实施例提供一种光聚合改性的聚烯丙基胺复合膜,该复合膜以聚砜超滤膜为基 膜,在该基膜上复合厚度为〇. 6 ym的分离层,该分离层是由聚烯丙基胺与乙二胺通过光聚 合制得的产物,光聚合过程中聚烯丙基胺与乙二胺的质量比为1:6。
[0064] 该复合膜对于体积比为60:21:18. 6:0. 4的H2/N2/C02/CH^合气,在50°C测试温 度下,选择透过性能为:C0 2透过速率为400X 10 6cm3(STP)/cm2*s ?cmHg1,C02/H;^离因子 为60〇
[0065] 实施例c
[0066] 本实施例提供一种光聚合改性的聚烯丙基胺复合膜制备方法,用于合成气脱碳, 该制备方法步骤包括:
[0067] 1)对聚砜基膜进行浸泡处理;所述聚砜基膜为截留分子量7000的聚砜超滤膜;所 述浸泡处理为将聚砜基膜浸于去离子水中26h,然后晾干备用。
[0068] 2)配制聚烯丙基胺与乙二胺共混构成的溶液,其中聚烯丙基胺与乙二胺的质量比 为1:3 ;配制溶液的步骤为先配制聚烯丙基胺水溶液,静置脱泡后加入乙二胺共混构成溶 液。
[0069] 3)在步骤2)配成的溶液中加入光敏剂ITX,并以高能紫外电子束照射至少2h,再 将体系过滤后得到均匀溶液作为铸膜液;光敏剂ITX的用量为乙二胺质量的0. 8% );所述 高能紫外电子束波长范围为200nm ;
[0070] 4)将步骤3)制得的铸膜液涂敷在经过步骤1)处理的聚砜基膜上,干燥得到所述 光聚合改性的聚烯丙基胺复合膜;所述干燥为在温度25°C,湿度35%的恒温恒湿环境中干 燥 15h〇
[0071] 本实施例提供一种光聚合改性的聚烯丙基胺复合膜,该复合膜以聚砜超滤膜为基 膜,在该基膜上复合厚度为〇. 2 ym的分离层,该分离层是由聚烯丙基胺与乙二胺通过光聚 合制得的产物,光聚合过程中聚烯丙基胺与乙二胺的质量比为1:3。
[0072] 该复合膜对于体积比为60:21:18. 6:0. 4的H2/N2/C02/CH^合气,在50°C测试温 度下,选择透过性能为:C0 2透过速率为250X 10 6cm3(STP)/cm2 ? S ? cmHg \ (1)2/112分离因子 为30。
[0073] 实施例d
[0074] 本实施例提供一种光聚合改性的聚烯丙基胺复合膜制备方法,用于合成气脱碳, 该制备方法步骤包括:
[0075] 1)对聚砜基膜进行浸泡处理;所述聚砜基膜为截留分子量7500的聚砜超滤膜;所 述浸泡处理为将聚砜基膜浸于去离子水中28h,然后晾干备用。
[0076] 2)配制聚烯丙基胺与乙二胺共混构成的溶液,其中聚烯丙基胺与乙二胺的质量比 为1. 2:1. 4 ;配制溶液的步骤为先配制聚烯丙基胺水溶液,静置脱泡后加入乙二胺共混构 成溶液。
[0077] 3)在步骤2)配成的溶液中加入光敏剂ITX,并以高能紫外电子束照射至少3h,再 将体系过滤后得到均匀溶液作为铸膜液;光敏剂ITX的用量为乙二胺质量的1. 0%;所述高 能紫外电子束波长范围为300nm ;
[0078] 4)将步骤3)制得的铸膜液涂敷在经过步骤1)处理的聚砜基膜上,干燥得到所述 光聚合改性的聚烯丙基胺复合膜;所述干燥为在温度30°C,湿度45%的恒温恒湿环境中干 燥 18h〇
[0079] 本实施例提供一种光聚合改性的聚烯丙基胺复合膜,该复合膜以聚砜超滤膜为基 膜,在该基膜上复合厚度为〇. 4 ym的分离层,该分离层是由聚烯丙基胺与乙二胺通过光聚 合制得的产物,光聚合过程中聚烯丙基胺与乙二胺的质量比为1. 2:1. 4。
[0080] 该复合膜对于体积比为60:21:18. 6:0. 4的H2/N2/C02/CH^合气,在50°C测试温 度下,选择透过性能为:C0 2透过速率为300X 10 6cm3(STP)/cm2 ? S ? cmHg \ (1)2/112分离因子 为50。
[0081] 气体膜分离是一项高效、节能、环保的新兴技术,能有效地脱除工业气体中的酸性 组分。如能将气体膜分离技术成功应用于合成氨装置中的〇) 2脱除过程,可大大降低操作 成本。而在目前的现有技术中,由于膜材料内载体浓度不易提高,导致制得的用于合成气脱 碳的固定载体膜C0 2透过性能和C02/H2选择性能不高。另外,现有技术中常使用的聚乙烯 胺膜材料,也有制备工艺复杂,成本高等问题。
[0082] 基于上述现有技术的问题,本发明开发了以聚砜为支撑层、乙二胺光聚合改性的 聚烯丙基胺为分离层的复合膜。
[0083] 通过光聚合可以在不破坏聚合物主体结构的前提下在固载膜表面形成亲水性的 自由基,这些自由基可以提尚I旲材料对00 2的未和性,进而提尚固载|旲的C0 2渗透性能。通 过全反射红外和元素分析发现,乙二胺光聚合改性聚烯丙基胺可以增加固载膜内可与C0 2 发生反应的活性基团的含量,大幅度提高膜内有效基团浓度。因此,本发明的以聚砜为支撑 层,乙二胺光聚合改性聚烯丙基胺为分离层的复合膜,同时具有高C0 2透过性能和C0 2/氏选 择性能,并具有良好稳定性,并且该复合膜制备方法简单易行。对于C02、N 2、氏和014四组 分,在50°C测试温度下,乙二胺光聚合改性聚烯丙基胺可以大幅度增加聚合物膜C0 2透过性 能和〇)2/氏选择性能,能够很好满足工业C0 2/氏分离要求。具体而言,该复合膜的主要参 数为:C02渗透速率为(200 ~400) X 10 6cm3(STP)/cm2 ? S ? cmHg \ C02/H2分离因子为 10 ~ 60 〇
[0084] 请参考图2、图3,下面通过不同工艺条件下的实施例及其实验数据对本发明作进 一步说明,以清楚显示其技术效果。
[0085] 实施例1 :
[0086] 将1.0130g聚烯丙基胺加入12.324g去离子水中,再加入3.0390g乙二胺、及 ITX0.4g,配制成均一溶液。将该溶液置于铝合金反应釜内,反应釜内置石英玻璃紫外灯 (光强度40mw/m2),反应的同时开启搅拌,反应1小时后将溶液静置、过滤,再加入10. 0g去 离子水,配成铸膜液。
[0087] 将0. 0195m2聚砜平板超滤膜(标称截留分子量6000)浸于1000ml去离子水中,在 室温下浸泡30h,再在去离子水中浸泡lh,干燥后备用。将上述配制的铸膜液涂敷于经过处 理的聚砜超滤基膜上,复合膜湿涂层厚度为200 ym。再置于温度20°C,湿度30%的恒温恒 湿环境中干燥14h,得到以聚砜为基膜,以乙二胺光聚合改性聚烯丙基胺为分离层制备的分 离C0 2复合膜,复合膜分离层厚度为0. 6 y m。用体积比为60:21:18. 6:0. 4的H2/N2/C02/CH4 混合气在50°C测试温度下对其进行性能测试:当进料气压力为0. 11~2. OMPa时,C02渗透 速率为(350 ~200) X 10 6cm3(STP)/cm2 ? s ? cmHg \ C02/H2的分离因子为 50 ~15。
[0088] 实施例2 :
[0089] 将1.0130g聚烯丙基胺加入12.324g去离子
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