一种具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜的制备方法及应用。制备方法分为：（1）制备多级孔炭材料（2）制备具有多级孔炭的聚酰胺酸混合基质膜（3）制备具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜。由木质素磺酸钠和异丙醇水热后活化得到的多级孔炭材料为添加剂，选用聚酰胺酸为碳分子筛膜的聚合物前驱体，将多级孔炭材料加入到聚酰胺酸制膜液中通过干法相转化法制得具有多级孔炭的聚酰胺酸混合基质膜；然后将该膜置于具有保护气氛的碳化炉中高温焙烧碳化后取出，制得具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜。并将该混合基质碳分子筛膜用于CO

【技术实现步骤摘要】
一种具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜的制备方法及应用
本专利技术涉及一种具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜的制备方法及应用，属于气体分离领域。
技术介绍
随着工业技术的发展，CO2的排放量日益增加，导致温室效应、海平面上升等自然灾害的发生。另外，CO2在化工、食品、医学和消防等领域均有广泛的应用。因此，对CO2进行捕集有很好的发展前景。目前，CO2捕集的方法主要有吸附法、吸收法、深冷分离法、膜分离法等。近几年来，膜分离技术由于效率高、适应性强、操作简单、能耗低、投资少、环境友好等优点常被用于分离CO2。此外，与有机聚合物膜相比，混合基质碳分子筛膜具有较高的气体渗透性能和分离选择性，并且具有良好的热稳定性和化学稳定性，成为当前研究的热点。多级孔炭材料作为添加剂被应用于膜分离领域，对气体的选择性传递具有显著影响。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜的制备方法及应用，具体为将多级孔炭材料加入到聚酰胺酸基体中，对其高温焙烧碳化后，得到混合基质碳分子筛膜，并将其应用于CO2/N2，CO2/CH4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜的制备方法，其特征在于：由木质素磺酸钠和异丙醇水热后活化得到的多级孔炭材料为添加剂，选用聚酰胺酸为碳分子筛膜的聚合物前驱体，将多级孔炭材料加入到聚酰胺酸制膜液中，通过干法相转化法制得具有多级孔炭的聚酰胺酸混合基质膜；将得到的具有多级孔炭的聚酰胺酸混合基质膜置于具有保护气氛的碳化炉中，采用程序升温控制系统高温焙烧碳化后取出，制得具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜的制备方法，其特征在于：由木质素磺酸钠和异丙醇水热后活化得到的多级孔炭材料为添加剂，选用聚酰胺酸为碳分子筛膜的聚合物前驱体，将多级孔炭材料加入到聚酰胺酸制膜液中，通过干法相转化法制得具有多级孔炭的聚酰胺酸混合基质膜；将得到的具有多级孔炭的聚酰胺酸混合基质膜置于具有保护气氛的碳化炉中，采用程序升温控制系统高温焙烧碳化后取出，制得具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜。


2.根据权利要求1所述的具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备多级孔炭材料
将木质素磺酸钠加入到异丙醇溶剂中，保证木质素磺酸钠占到总溶液质量分数为3~15%，在20~50KHz的频率、20~80℃的温度下超声10~60min分散均匀；再向溶液中加入质量分数为0.1~2%的戊二醛，将活化剂按照活化剂和木质素磺酸钠质量比为（0.1~3）:1分散于溶液中；将溶液倒入高压反应釜中并密封以进行溶剂热处理，置于80~200℃的鼓风干燥箱中反应6~24h，收集所得凝胶状产品，用蒸馏水洗涤3~8次后，置于60~110℃的真空干燥箱中干燥6~24h；取干燥样品在600~800℃，氮气流速为20~80ml/min的气氛保护下活化0.5~5h小时后得到多级孔碳材料；
(2)制备具有多级孔炭的聚酰胺酸混合基质膜
称取多级孔碳材料、聚酰胺酸加入到溶剂中，保证聚酰胺酸占到溶液总质量的1~20%，保证聚酰胺酸和多级孔碳材料的质量比为1：（0.005~0.1），在20~50KHz的频率、20~80℃的温度下超声10~60min分散均匀，再在40~80℃、转速为200~2000rpm的磁力搅拌器上搅拌4~24h分散均匀，在45℃恒温静置4~24h，制得铸膜液A；将铸膜液A均匀涂覆到洁净的玻璃板上，采用刮膜器控制湿膜厚度为100~300μm，置于30~90℃的真空干燥箱中干燥24~48h，即得具有多级孔炭的聚酰胺酸混合基质膜；
(3)制备具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜
将步骤（2）制得的具有多级孔炭的聚酰胺酸混合基质膜置于具有保护气氛的管式炉中高温焙烧碳化后，在保护气氛下冷却至室温后取出，制得具有多级孔炭的混合基质碳分子筛膜；
步骤（3）中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永洪，李晋平，张新儒，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14