一种中空纤维气体分离复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术首先提供一种中空纤维气体分离复合膜及其制备方法，所述复合膜包括中空纤维膜构成的底膜以及覆盖在所述底膜上方的致密层，所述底膜中含有改性碳纳米管，并且，与所述致密层接触的表面经等离子体或湿法刻蚀露出取向排布的碳纳米管，该取向排布的碳纳米管一端埋藏在所述底膜中，另一端伸入到所述致密层中。所述复合膜中的取向碳纳米管一部分埋藏在底膜中，一部分伸入到致密层中，不仅起到了提高两层之间结合力的作用，而且可以实现碳纳米管在膜材料中的取向性排布，有利于显著提高中空纤维膜的复合膜的分离性能。

A hollow fiber gas separation composite membrane and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种中空纤维气体分离复合膜及其制备方法
本专利技术涉及纳米复合材料制备和分离膜
，具体涉及一种制备含有取向性碳纳米管的及其制备方法。
技术介绍
膜分离是以筛分为原理，以压力为驱动的分离过程。凭借紧凑的结构和高效的分离性能，膜分离技术在气体分离中得到了广泛应用。中空纤维膜因形似纤维，具有比表面积大、分离效率高、结构简单、容易清洗等特点，可作为底膜，用于制备更为致密的气体分离复合膜。中空纤维气体分离复合膜在使用过程中存在通透性较低、选择性不高、机械稳定差、易发生断丝等问题。碳纳米管具有天然的一维中空通道，可充当分子通道，用于高效传递和分离气体分子。Hinds等[HindsBJ,ChopraN,RantellT,etal:Alignedmultiwalledcarbonnanotubemembranes.Science,2004,303(5654):62-65.]和Holt等[HoltJK,ParkHG,WangY,etal:Fastmasstransportthroughsub-2-nanometercarbonnanotubes[J本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中空纤维气体分离复合膜，所述复合膜包括中空纤维膜构成的底膜以及覆盖在所述底膜上方的致密层，所述底膜中含有改性碳纳米管，并且，与所述致密层接触的表面经等离子体或湿法刻蚀露出取向排布的碳纳米管，该取向排布的碳纳米管一端埋藏在所述底膜中，另一端伸入到所述致密层中。/n

【技术特征摘要】
1.一种中空纤维气体分离复合膜，所述复合膜包括中空纤维膜构成的底膜以及覆盖在所述底膜上方的致密层，所述底膜中含有改性碳纳米管，并且，与所述致密层接触的表面经等离子体或湿法刻蚀露出取向排布的碳纳米管，该取向排布的碳纳米管一端埋藏在所述底膜中，另一端伸入到所述致密层中。


2.权利要求1所述的中空纤维气体分离复合膜，所述中空纤维膜由碳纳米管、聚醚砜、发泡剂与溶剂经纺丝制备得到，膜厚为20～60μm；所述致密层由聚合物涂覆和交联形成，膜厚为3～10μm。


3.权利要求1或2所述的中空纤维气体分离复合膜，所述碳纳米管的长度为500nm～1μm，所述碳纳米管伸入到所述致密层中的长度为300nm～800nm。


4.权利要求1或2所述的中空纤维气体分离复合膜，所述致密层的制备原料含有选自一乙醇胺、2-甲基-2氨基-1-丙醇、二乙醇胺及N-甲基二乙醇胺、氨基异丁酸钾、聚烯丙胺的传递载体以及作为致密层基膜的成膜物质，例如聚乙烯醇。


5.一种中空纤维气体分离复合膜的制备方法，包括如下步骤：(1)配置含有所述改性碳纳米管、膜基质、发泡剂和溶剂的铸膜液；(2)由所述铸膜液湿法纺丝制得中空纤维膜；(3)通过等离子体刻蚀或者湿法刻蚀，对所述中空纤维膜的一个表面进行刻蚀，使得该表面留下取向的纳米管，从而得到具有取向碳纳米管的中空纤维膜表面；(4)在所述具有取向碳纳米管的中空纤维膜表面，通过聚合物的涂覆和交联形成致密层，获得含取向性碳纳米管的中空纤维气体分离复合膜。


6.权利要求5所述的制备方法，步骤(2)中所采用的碳纳米管的改性处理方法有羟基化、羧基化、氨基化、磺酸基化，优选羧基化或磺酸基化；
优选，所述铸膜液中改性碳纳米管的质量浓度为0.01～10％；更优选0.05～1％，并且碳纳米管质量占膜基质质量的0.25-5％；
作为优选，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海洋，张林，何明清，刘晓芳，李会爽，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程设计研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11