本发明专利技术公开了一种用于捕集火电厂烟气中水蒸气的复合膜及其制备方法，该制备方法包括以下工艺流程：1、采用直接磺化法制备磺化度在60%左右的SPEEK颗粒；2、对PES中空纤维膜作预处理使膜表面呈中性；3、用甲醇溶解SPEEK颗粒，制成涂膜液并控制其温度在15~30℃之间，然后采用涂敷法制膜；4、通过TG、DSC、SEM和机械强度试验分析该复合膜性能。该复合膜具有良好的脱水性能和结构稳定性，完全能够满足用于火电厂排烟中捕集水蒸汽的条件，用于捕集火电厂排烟中水蒸气，可回收利用火电厂烟气中20%以上的水分，且能有效防止烟道腐蚀并减轻对大气环境的污染，这将给我国的火电厂提供一个崭新的节水思路和节能减排的新方向。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
我国淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于己西、俄罗斯和 加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4。尽管我国有着 较大的淡水储备，但经济的飞速发展和水资源的不均衡分布使得中西部富煤缺水地区面临 严重的水污染和水资源匿乏问题。电力行业是关系国计民生和社会发展的重要基础产业， 目前火电用水量占全国电力工业用水量的40%，截至2013年11月底，全国600丽及W上电 厂装机容量11. 80亿千瓦，其中火电8. 48亿千瓦，约占电力总装机容量的71. 84%。因此，回 收再利用火电厂中浪费的水资源就显得十分重要。在火电厂的排烟中，水蒸气的体积分数 约占10%，如果能将烟气中水蒸气的20%回收利用，送将使该机组达到补水自足，因此采用 有效的节能设施来捕集火电厂烟气中的水蒸气，并且作为锅炉补给水加W回收利用，将有 效减少火电厂耗水，将成为目前火电厂节能领域很重要的一部分。目前，国内外回收工业排烟中的水分的主要方法有；利用换热器冷凝回收、干燥除 湿技术W及复合膜法。但利用换热器冷凝的方法回收得到的水质比较差，并且带有腐蚀性； 干燥除湿技术存在干燥剂不能循环使用、捕集水的水质很差的缺陷。复合膜法具有占地面 积小、能耗少、无二次污染、水质好及操作简单等优点，膜法气体脱湿技术在空气脱湿和天 然气脱湿领域已达到商品化或工业化水平。国内外学者在复合膜的制备、水蒸气在复合膜 中的传递特性及各参数对水蒸气吸收过程的影响方面进行了大量的理论研究和实验探索。 近几年来，膜法捕捉烟气中水蒸气技术经过一系列的试验，该技术的广泛前景得到了充分 的验证。膜法脱湿在天然气、空气脱湿方面的成功商业化也能够为该技术的推广带来许多 宝贵的经验。目前国外很多机构都在着手做膜技术烟气脱水送一方面的研究，而我国在此 方面的研究还很不完善，尤其在复合膜的相关制作工艺方面，缺乏一种行之有效的方法。PES(聚離讽）是一种较早作为支撑材料被广泛推广应用的聚合物材料。PES具有 良好的耐热性，其热变形温度为20(TC~22(TC;PES还具有良好的结构稳定性，在-100~ 20(TC较宽的温度范围内，线膨胀系数为定值；此外，它还具有良好的阻燃性等优点。送些特 性保证它可W在烟气送样温度相对较高的复杂环境下正常工作，适合作为从烟气中捕集水 分的中空纤维膜材料，但PES对氮气的渗透通量较高，导致对水蒸气和氮气的分离因子不 高，所W其作为成分复杂的电厂锅炉烟气中的捕水膜使用并不占优势。为了使分离的水纯 度比较高，SPEEK(礙化聚離離丽）是一种理想的中空纤维复合膜表层膜的材料，表层涂敷 了SP邸K的PES中空纤维复合膜尽管水蒸气的渗透通量有所降低，但大大降低了氮气的渗 透通量，分离因子明显高于未涂敷SP邸K的PES中空纤维膜。另外，PES与SP邸K由于原子 间的相互作用，可使两种分子捡的结合更为紧密，两者有良好的相容性。因此，本专利技术选择 了阳S多孔膜作为中空纤维复合膜的支撑材料，SPEEK作为复合膜涂层材料。
技术实现思路
为了捕集火电厂锅炉排烟中的水蒸气，本专利技术提供一种用于捕集烟气中水蒸气的 SPEEK/PES中空纤维复合膜的制备方法。该复合膜不仅具有较高的亲水性和水蒸气分离效 果，还能够保持良好的机械强度和热稳定性。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是；本专利技术采用浸溃外涂法制备中空纤 维复合膜，即在聚離讽（PES)中空纤维基膜外表面涂敷礙化聚離離丽（SPffiK)活性层。制 备方法包括W下工艺流程；一、S阳邸的制备：1、将阳邸粉末放入10(TC的真空干燥箱中 干燥10小时；2、砰取lOgPEEK的颗粒缓慢的倒进装有200ml质量分数为98%的浓硫酸的 H口瓶中，然后用恒温水浴控制反应温度在25C并用机械揽拌器揽拌48小时；3、到达48 小时反应时间后，将反应溶液慢慢滴入至少五倍体积的冰水中持续揽拌1小时；4、静置24 小时后，将析出的产物用大量的去离子水清洗多次直到PH=7 ;5、最后过滤出S阳EK固体，滴 定法测得礙化度为60%，将产物在温度设置在10(TC真空干燥箱中干燥24小时后，放入密封 袋在干燥、阴凉的环境下保存备用；二、PES的预处理；准备若干外径1. 3mm、长度400mm的 阳S中空纤维膜，a、将膜丝放入去离子水溶液中浸泡24小时；b、将去离子水浸泡完毕的膜 丝在0. 5mol/L的盐酸溶液中再浸泡半小时；C、用0. 5mol/L的氨氧化钢溶液冲洗浸泡后的 阳S中空纤维膜；d、用去离子水清洗PES中空纤维膜直到膜表面呈中性；e、在3(TC温度下 用真空干燥箱对PES中空纤维膜干燥12小时；H、涂敷法制备复合膜；本专利技术采用浸溃外 涂法制备中空纤维复合膜，即在PES中空纤维基膜外表面涂敷SPEEK活性层，1、用电子天平 称取16g的SPE邸颗粒，全部倒入盛有2000ml无水甲醇的烧杯中，然后用玻璃棒不断揽拌， 揽拌10分钟待S阳EK颗粒全部溶解，即配制成S阳EK的质量分数为1%的涂膜液，并控制其 温度在15-3(TC之间，密封待用；2、将经过预处理的PES中空纤维膜两端封住，浸入到已制 备好的SP邸K涂膜液中，完全浸泡10砂后，取出垂直固定在挂丝架上瞭干，然后在3(TC下真 空干燥48小时，制得活性层厚度均匀的亲水型中空纤维复合膜，即SP邸K/PES中空纤维复 合膜；四、对W上方法制得的复合膜分别进行热重实验（TG)、差式扫描热量实验（DSC)、扫 描电镜图像分析（SEM)、机械强度试验，分析实验结果表明该复合膜具有良好的耐热性和机 械强度，完全能够满足用于火电厂排烟中捕集水蒸汽的条件。 本专利技术的有益效果为： 本专利技术涉及的SPEEK/PES中空纤维复合膜具有良好的耐热性、结构稳定性、阻燃性和 捕水性能，此种复合膜应用于火电厂来捕集排烟中水蒸气，能够适应尾部烟气的高温及温 度波动，满足机械强度要求，并且对水蒸气有较高的渗透通量，对氮气等其他气体的渗透通 量很低，可W保持较高的分离因子，捕集水质可W得到保证，理论上可W回收利用火电厂烟 气中20%W上的水分。在本文自行设计的实验平台的模拟试验中，当烟气中水蒸气含量为 15%时，SPE邸/PES中空纤维复合膜在捕水实验中的渗透通量约为0. 42L/m2h;水蒸气含量 为10%时，渗透通量约为0. 32L/m2h;水蒸气含量为5vol. %时，渗透通量约0. 25L/m2h; 且捕集水的电导率均约为4 。另外，捕水后的烟气基本可免去二次加热，能有效防 止烟道腐蚀并减轻对大气环境的污染。本专利技术涉及的一种用于捕集火电厂烟气中水蒸气的S阳邸/PES中空纤维复合膜能够有效地捕集回收火电厂烟气中的水蒸气，送将给我国的火 电厂提供一个崭新的节水思路和节能减排的新方向。【主权项】1. ，其特征在于该复合膜是 通过以下方法制备的：一、SPEEK的制备：（1)、PEEK粉末在KKTC的真空下干燥10小时； (2)、秤取IOg PEEK的颗粒缓慢的倒进装有200ml质量分数为98%的浓硫酸的三口瓶中，然 后用恒温水浴控制反应温度在25°C并用机械搅拌器搅拌48小时；（3)、将反应溶液慢慢滴 入至少五倍体积的冰水中持续搅拌1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于捕集火电厂烟气中水蒸气的复合膜及其制备方法，其特征在于该复合膜是通过以下方法制备的：一、SPEEK的制备：（1）、PEEK粉末在100℃的真空下干燥10小时；（2）、秤取10g PEEK的颗粒缓慢的倒进装有200ml 质量分数为98%的浓硫酸的三口瓶中，然后用恒温水浴控制反应温度在25℃并用机械搅拌器搅拌48小时；（3）、将反应溶液慢慢滴入至少五倍体积的冰水中持续搅拌1小时；（4）、静置 24 小时，将析出的产物用大量的去离子水清洗多次直到PH=7；（5）、最后过滤出SPEEK固体，将产物在温度设置在100℃真空干燥箱中干燥24小时后，放入密封袋在干燥、阴凉的环境下保存备用；二、PES的预处理：a、将膜丝放入去离子水中浸泡24小时；b、将去离子水浸泡完毕的膜丝取出放入0.5mol/L的盐酸溶液中再浸泡半小时；c、用0.5mol/L的氢氧化钠溶液冲洗浸泡后的PES中空纤维膜；d、最后用去离子水清洗PES中空纤维膜直到膜表面呈中性；e、在30℃温度下用真空干燥箱对PES中空纤维膜干燥12小时；三、涂敷法制备复合膜：本专利技术采用浸渍外涂法制备中空纤维复合膜，即在PES中空纤维基膜外表面涂敷SPEEK活性层，（1）、用电子天平称取16g的SPEEK60颗粒，全部倒入盛有2000ml的无水甲醇的烧杯中，然后用玻璃棒不断搅拌，搅拌10分钟待SPEEK60颗粒全部溶解，配制成SPEEK的质量分数为1%的涂膜液，密封待用；（2）、将经过预处理的PES中空纤维膜两端封住，浸入到已制备好的SPEEK涂膜液中，完全浸泡10秒后，取出垂直固定在挂丝架上晾干，然后在30℃下真空干燥48小时，制得活性层厚度均匀的亲水型中空纤维复合膜，即SPEEK/PES中空纤维复合膜；四、对以上方法制得的复合膜分别进行热重实验（TG）、差式扫描热量实验（DSC）、扫描电镜图像分析（SEM）、机械强度试验，分析该复合膜的热稳定性和机械强度性能。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈海平，周亚男，孙见雨，仲雅娟，付浩然，杜文韬，李晓磊，苏超，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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