聚醚嵌段酰胺和氨基改性多壁碳纳米管掺杂的混合质膜的制备方法技术

本发明专利技术公开一种聚醚嵌段酰胺和氨基改性多壁碳纳米管掺杂的混合基质膜(Pebax/MWNTs‑NH

Preparation of mixed plasma membrane doped with polyether block amide and amino modified MWCNTs

【技术实现步骤摘要】
聚醚嵌段酰胺和氨基改性多壁碳纳米管掺杂的混合质膜的制备方法
本专利技术涉及膜分离
，具体涉及一种将氨基修饰多壁碳纳米管嵌入Pebax表面制备用于分离气体的Pebax/MWNTs-NH2混合基质膜的方法。
技术介绍
膜分离是根据聚合物膜对不同气体的相对渗透率不同而分离。当含CO2的工业废气通过膜分离器时，CO2先被选择性地吸收到膜中，再扩散到低压侧形成渗透气，没有渗出的气体作为保留气体仍留在高压侧作为渗余气，从而脱除CO2。膜分离技术具有投资少、能耗低、设备紧凑、维修方便等优点，作为二氧化碳捕集技术受到普遍关注。通过聚合物膜选择性转运进行气体分离是膜技术发展最快的分支之一。然而，现有的高分子膜材料不足以充分利用工业规模的应用机会；渗透率的提高是以选择性为代价的，反之亦然。一种具有潜在应用前景的新型膜材料是由具有均匀互穿性的聚合物和无机颗粒基质组成的混合基质材料。与原聚合物膜相比，合成的混合基质膜(MMMs)在膜弹性损失不大的情况下，分离性能有望得到显著改善。但是混合基质膜由于无机颗粒的加入，膜表面易产生缺陷，使膜的选择性受到影响。本专利技术是提出一种用于气体分离的Pebax/MWNTs-NH2混合基质膜的制备方法，一方面聚乙烯醇(醚-块-酰胺)是一种热塑性弹性体，商品名为Pebax，是一种很有前途的CO2分离材料。碳纳米管CNTs以其优异的力学性能和气体的快速输运等优点，近年来受到广泛的关注。以聚乙烯醇和碳纳米管为材料制作用于二氧化碳分离的混合基质膜的方法已有大量的研究，具有广泛的应用前景。另一方面，采用大分子容积PAN增加Pebax及MWNTs-NH2溶解度，制备分离性能更佳的混合基质膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于气体分离的Pebax/MWNTs-NH2混合基质膜的制备方法。选用合理的溶剂及其浓度制备高性能的CO2分离的混合基质膜，测试在不同条件下，制备的混合基质膜选择性和渗透性，通过观察扫描电镜观察膜表征及其影响机制。本专利技术的技术方案是聚醚嵌段酰胺和氨基改性多壁碳纳米管掺杂的混合质膜的制备方法，包括如下步骤：1)材料：PebaxMH1657；氨基修饰多壁碳纳米管(MWNTs-NH2)；甲基吡咯烷酮(95wt.％NMP)；2)混合基质膜的制备：采用湿相转化技术制备混合基质膜，以NMP(95wt％)溶剂，溶解经真空风干的MWNTs-NH2，搅拌60min。后再在27℃下，经超声波处理30min。将用异丙醇洗涤的Pebax1657(5wt.％)纯化后加入上述配制好的溶剂中，120℃下回流3h；用上述制造好的混合基质液进行膜的制备，将基质液注入模型中，在70℃下，溶剂蒸发干燥6h，后再在50℃的真空环境下干燥一夜，将制好的膜放入正己烷中浸泡保存3)在不同温度和压力下，测定膜的分离性能。所述步骤2)中溶剂优选NMP(95wt％)溶剂。所述步骤2)中Pebax1657浓度优选5wt.％。所述步骤2)中混合液中MWNTs-NH2质量分数优选6％。与现有技术相比，本专利技术具有的优点：本技术采用不同溶剂完成Pebax/MWNTs-NH2混合基质膜的制备。通过采用甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂制备Pedax/MWNTs-NH2混合基质膜。与采用以乙醇/水(70/30％wt％)为溶剂制备混合基质膜相比，使用相对分子质量较大溶剂(NMP)可有效提升混合基质膜的渗透性和选择性。渗透性测试结果提升327％，相对于原始膜渗透性调高375％。通过最终测试结果比较，使用相对分子质量较大的NMP作为溶剂制备Pebax/MWNTs-NH2混合基质膜，其具有更加良好的分离特性。附图说明图1不同溶剂制备混合基质膜分离特性比较；图2NMP溶剂，6％MWNTs-NH2及3％MWNTs-NH2不同温度下选择性变化图；图3NMP溶剂，6％MWNTs-NH2及3％MWNTs-NH2不同温度下渗透性变化图；图4Pebax/MWNTs-NH2混合基膜的扫描电镜(SEM)图：(a)3wt.％MWCNTs-NH2(b)6wt.％MWCNTs-NH2(c)6wt.％MWCNTs-NH2(Ethanol/water)。具体实施方式下面通过具体实施例和附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本专利技术，并不对本专利技术作任何的限制。本专利技术的技术方案是一种用于气体分离的Pebax/MWNTs-NH2混合基质膜的制备方法，包括如下步骤：1)材料：PebaxMH1657；氨基修饰多壁碳纳米管(MWNTs-NH2)；甲基吡咯烷酮(NMP)；2)混合基质膜的制备：采用湿相转化技术制备混合基质膜。以NMP(95wt％)溶剂，溶解经真空风干的MWNTs-NH2，搅拌60min。后再在27℃下，经超声波处理30min。将用异丙醇洗涤的Pebax1657(5wt.％)纯化后加入上述配制好的溶剂中，120℃下回流3h；3)用上述制造好的混合基质液进行膜的制备，将基质液注入模型中，在70℃下，溶剂蒸发干燥6h，后再在50℃的真空环境下干燥一夜，将制好的膜放入正己烷中浸泡实施例1不同溶剂制备膜分离性能对比1)以乙醇/水(70/30％wt％)为溶剂，溶解经真空风干的MWNTs-NH2，搅拌60min。后再在27℃下，经超声波处理30min。将用异丙醇洗涤的Pebax1657(5wt.％)纯化后加入上述配制好的溶剂中，120℃下回流3h；2)用上述制造好的混合基质液进行膜的制备，将基质液注入模型中，在70℃下，溶剂蒸发干燥6h，后再在50℃的真空环境下干燥一夜，将制好的膜放入正己烷中浸泡；3)NMP(95wt％)溶剂为溶剂，重复上述步骤制备分离膜。4)测定两种分离膜的分离性能该实施中，探究采用不同溶剂制备混合基质膜的条件下，其混合基质膜分离性能，渗透性及选择性的比较，分析比较发现，采用NMP溶剂膜分离性能明显高于以乙醇/水为溶剂所制备的混合基质膜的分离特性，如图1所展示。实施例2不同质量浓度MWNTs-NH2基质膜分离性能分析优化探究加入不同含量的MWNTs-NH2，分别制造6％MWNTs-NH2及3％MWNTs-NH2混合基质膜。对两种不同的混合基质膜进行分离性及渗透性测定。该实施中，探究不同条件下，混合基质膜分离性能，渗透性及选择性的比较，分析比较发现，6％MWNTs-NH2混合基质膜的分离特性优于3％MWNTs-NH2混合基质膜的分离性能，温度为60℃时运行，气体渗透效果效果最佳，温度为45℃时，膜选择性最佳，如图2,3所示。图4Pebax/MWNTs-NH2混合基膜的扫描电镜(SEM)图：(a)3wt.％MWCNTs-NH2(b)6wt.％MWCNTs-NH2(c)6wt.％MWCNTs-NH2(Ethanol/water)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.聚醚嵌段酰胺和氨基改性多壁碳纳米管掺杂的混合质膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)1)材料：Pebax MH 1657；氨基修饰多壁碳纳米管(MWNTs-NH

【技术特征摘要】
1.聚醚嵌段酰胺和氨基改性多壁碳纳米管掺杂的混合质膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)1)材料：PebaxMH1657；氨基修饰多壁碳纳米管(MWNTs-NH2)；甲基吡咯烷酮(95wt.％NMP)；
2)混合基质膜的制备：采用湿相转化技术制备混合基质膜。以NMP(95wt％)溶剂，溶解经真空风干的MWNTs-NH2，搅拌60min。后再在27℃下，经超声波处理30min。将用异丙醇洗涤的Pebax1657(5wt.％)纯化后加入上述配制好的溶剂中，120℃下回流3h；
用上述制造好的混合基质液进行膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋春风，穆扎德，李润，张泽洲，曹良臣，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12