一种处理硫酸铵工业废气的共混膜制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种处理硫酸铵工业废气的共混膜制备方法及应用，该方法是将多孔支撑底膜固定在微米级可调制膜器中，向其中倒入质量分数为55％～65％的离子液体和质量分数为15％～25％无机颗粒混合液体至完全浸没该多孔支撑底膜，再密封该膜器，在30～50℃下，使用惰性气体在膜器上方加压到1～5kg/cm2，同时在多孔支撑底膜下面的渗透侧抽真空，维持真空状态25min，取出微孔内已经充满无机颗粒和离子液体的多孔支撑底膜，用滤纸清除膜表面多余的膜液后，然后将其置于30～60℃的真空干燥箱内静置12～36小时，即制得共混膜。该共混膜能够用于分离硫酸铵工业所产废气，在获得气体高渗透通量和高选择性的前提下，改善膜的稳定性，制膜方法简单，同时该方法绿色环保，并降低规模化制模成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及绿色分离和环境保护领域，尤其涉及一种处理硫酸铵工业废气的共混膜制备方法及应用。
技术介绍
在工业生产中常采用硫酸钙、氨气和二氧化硫来制备硫酸铵，然而在整个生产过程中会产生多种类、大量的对大气有严重污染的有害气体比如：二氧化硫、二氧化碳和氮气等，这些气体都是造成大气污染的主要原因，所以有效的对这些有害气体进行处理可以减轻大气负担，预防城市污染。离子液体作为一种新兴的“绿色溶剂”，具有很高的热稳定性而且蒸汽压很小，将其作为气体分离介质不但能够减少环境污染，而且易于回收利用，近年来，许多关于离子液体支撑膜的研究也表明离子液体作为支撑膜的制备材料具有很高的优越性和有效性。具有特殊形貌和尺寸的无机颗粒吸引力越来越多的关注，无机颗粒具有很高的气体渗透性能，它们在先进材料、化学、电子等领域有着广泛的应用前景，而近年来关于无机颗粒运用于支撑液膜的报道较少。高分子化合物又称高分子(聚合物)，由分子量很大的长链分子所组成，几乎无挥发性，常温下常以固态或液态存在，近年来许多研究表明离子液体和聚合物制备的离子液体-聚合物膜具有很好的稳定性和选择性。一般条件下液体的黏度较大，若直接使用液态流动的液体分离混合气体中的目标气体，难以获得较大的气体传质速率。膜分离技术具有分离效率高、除杂效果好、耗能低、操作简单等一系列优点而受到广泛关注。支撑液膜是一种典型的促进传递膜，具有选择分离效率高、透过组分通量大、膜液用量少、萃取和反萃取在同一过程中完成、易于实现中试且资金投入少等优点。因此，将无机颗粒、离子液体和聚合物应用于支撑液膜中成为现在研究的热点，但目前还没有将三种物质混合膜分离技术应用于分离混合气体的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种处理硫酸铵工业废气的共混膜制备方法及应用，通过该方法制备的共混膜稳定性高，能够分离硫酸铵工业产生的废气，如二氧化硫、二氧化碳或氮气，分离效果好。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种处理硫酸铵工业废气的共混膜制备方法，包括如下步骤，将多孔支撑底膜设置在膜器中，再向膜器中加入离子液体与无机颗粒的混合物并浸没多孔支撑底膜，通过膜器制得共混膜，其中，离子液体的溶质占混合物质量的55％～65％，无机颗粒占15％～25％，制膜过程中的温度为30～50℃，混合物液面上方的压力为1～5kg/cm2。所述的多孔支撑底膜的材质为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯腈。所述的离子液体的溶质为1-(2-氨基乙基)-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。所述的无机颗粒的材质为磷酸硅铝、2-甲基咪唑锌盐或高硅沸石。制膜过程中，膜器通过惰性气体在混合物液面上方加压。所述的惰性气体选用氮气。在制膜过程中，在膜器的渗透侧抽真空，在真空度为1.3～5.3Pa条件下维持真空状态20～30min，使多孔支撑体内充满无机颗粒和离子液体。待制膜过程结束后，将制得的共混膜表面液体擦干，再进行干燥，干燥过程为在温度为30～60℃，真空度为100～133Pa条件下真空干燥12～36小时。一种共混膜的应用，所述的用于分离二氧化硫、二氧化碳或氮气中的一种或几种。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的方法利用离子液体黏度大和难挥发的特性，将离子液体和无机颗粒在膜器中通过加压填充制得无机颗粒-离子液体-聚合物共混膜，该共混膜能够用于分离硫酸铵工业所产废气，在获得气体高渗透通量和高选择性的前提下，改善膜的稳定性，制膜方法简单，同时该方法绿色环保，并降低规模化制模成本。本专利技术的方法制备的共混膜和现有的高分子膜相比，该共混膜为无机颗粒-离子液体-聚合物共混膜，具有以下三方面的优势：1、搭配针对性的离子液体，在物理性吸附目标气体的同时，碱性离子液体可与目标气体CO2和SO2发生可逆化学反应，促进目标气体的传递，提高硫酸铵工业所产废气的分离效率；2、无机颗粒和多孔支撑底膜的加入，使共混膜相对于传统的离子液体支撑液膜大大提高了分离目标气体的传质速率，具有了更高的稳定性、选择性。【附图说明】图1为本专利技术方法制备的无机颗粒-离子液体-聚合物共混膜的膜结构示意图。【具体实施方式】下面通过具体实施方式和实例来进一步说明本专利技术，但本专利技术并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本专利技术的技术范围内。本专利技术的技术方案如下：本专利技术的共混膜的制备方法，本专利技术的膜器为微米级可调制膜器，包括如下步骤，将材质为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯腈，均为聚合物的多孔支撑底膜设置在膜器中；再向膜器中加入溶质为1-(2-氨基乙基)-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的离子液体与材质为磷酸硅铝、2-甲基咪唑锌盐或高硅沸石的无机颗粒的混合物并浸没多孔支撑底膜，其中，离子液体的溶质占混合物质量的55％～65％，无机颗粒占15％～25％，再通过膜器制得共混膜；在制膜过程中，膜器通过氮气在混合物液面上方加压，混合物液面上方的压力为1～5kg/cm2，在膜器的渗透侧抽真空，在真空度为1.3～5.3Pa条件下维持真空状态20～30min，使多孔支撑体内充满无机颗粒和离子液体，制膜过程中的温度为30～50℃；待制膜过程结束后，将制得的共混膜表面液体擦干，再进行干燥，干燥过程为在温度为30～60℃，真空度为100～133Pa条件下真空干燥12～36小时。下面通过实施例来对本专利技术作进一步的说明实施例1本实施例的可用于处理硫酸铵工业所产废气的共混膜的制备方法按照如下步骤进行：将聚偏氟乙烯(PVDF)多孔支撑底膜放置在膜器中，在膜器中倒入质量分数为60％离子液体1-(2-氨基乙基)-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[2-aemim][PF6]和质量分数为20％的无机颗粒磷酸硅铝SAPO-34的混合溶液，并使混合溶液完全浸没该多孔支撑底膜，再密封该膜器，在40℃下，通N2加压使混合溶液液面的压力达到2.5kg/cm2，同时在膜器的渗透侧抽真空，在真空度为1.3Pa条件下维持真空状态25min；完成后，打开该膜器取出微孔内已经充满混合溶液的多孔支撑底膜，用滤纸清除膜表面的膜液后，然后将其储存于40℃、真空度为133Pa的真空干燥箱内静置36小时进行干燥，即制得无机颗粒-离子液体-聚合物共混膜。将实施例1制成的共混膜放入膜池，用于分离CO2、SO2和N2，所得目标气体的分离因子为35.8，渗透率为90.3，连续操作24小时以上膜分离性能保持不变。实施例2本实施例的可用于处理硫酸铵工业所产废气的共混膜的制备方法按照如下步骤进行：将聚偏氟乙烯(PVDF)多孔支撑底膜放置在膜器中，在膜器中倒入质量分数为55％离子液体1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[cmmim][PF6]和质量分数为25％的无机颗粒磷酸硅铝SAPO-34的混合溶液，并使混合溶液完全浸没该多孔支撑底膜，再密封该膜器，在30℃下，通N2加压使混合溶液液面的压力达到2.5kg/cm2，同时在膜器的渗透侧抽真空，在真空度为5.3Pa条件下维持真空状态20min；完成后，打开该膜器取出微孔内已经充满混合溶液的多孔支撑底膜，用滤纸清除膜表面的膜液后，然后将其储存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理硫酸铵工业废气的共混膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤，将多孔支撑底膜设置在膜器中，再向膜器中加入离子液体与无机颗粒的混合物并浸没多孔支撑底膜，通过膜器制得共混膜，其中，离子液体的溶质占混合物质量的55％～65％，无机颗粒占15％～25％，制膜过程中的温度为30～50℃，混合物液面上方的压力为1～5kg/cm2。

【技术特征摘要】
1.一种处理硫酸铵工业废气的共混膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤，将多孔支撑底膜设置在膜器中，再向膜器中加入离子液体与无机颗粒的混合物并浸没多孔支撑底膜，通过膜器制得共混膜，其中，离子液体的溶质占混合物质量的55％～65％，无机颗粒占15％～25％，制膜过程中的温度为30～50℃，混合物液面上方的压力为1～5kg/cm2。2.根据权利要求1所述的一种处理硫酸铵工业废气的共混膜制备方法，其特征在于，所述的多孔支撑底膜的材质为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯腈。3.根据权利要求1所述的一种处理硫酸铵工业废气的共混膜制备方法，其特征在于，所述的离子液体的溶质为1-(2-氨基乙基)-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-羧甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。4.根据权利要求1所述的一种处理硫酸铵工业废气的共混膜制备方法，其特征在于，所述的无机颗粒的材质为磷酸硅铝、2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇亮，朱棋，黄蓉，马天培，杨永健，王帅，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61