一种用于从有机溶剂中解吸CO制造技术

本发明专利技术属于膜分离领域，尤其涉及从含有CO

【技术实现步骤摘要】
一种用于从有机溶剂中解吸CO2的聚酰亚胺膜的制备方法
本专利技术属于膜分离领域，尤其涉及从含有CO2的有机溶液中分离CO2的解吸膜的制备方法。
技术介绍
溶剂吸收法是燃烧前捕集CO2的重要方法，常规的有机吸收剂有甲醇(MeOH)、聚乙二醇二甲醚(NHD)、碳酸丙烯酯(PC)、N-甲基吡络烷酮(NMP)等，近年来开发的有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和琥珀酸二乙酯(DES)等。鉴于上述情况，本专利提出采用以聚酰亚胺为主要膜材制备了耐溶剂的CO2解吸膜，使用寿命得到了大幅提高。通常吸收法捕集CO2后需要通过加热解吸或惰性气解吸来完成吸收剂的再生，但是这种方式的解吸能耗太高。本专利申请者团队通过实验研究，开发了采用膜解吸取代原有加热解吸和惰性气解吸的方法，使解吸能耗得到大幅降低。但是前期研究开发的以PDMS为主要膜材的解吸膜在长期使用中由于耐溶剂性能不佳，膜材更换频繁，使膜解吸成本升高。聚酞亚胺膜多用于气体分离，如二氧化碳的分离与回收,包括生物气体中二氧化碳与甲烷的分离、天然气中二氧化碳的除去以及油田采油中二氧化碳的回收等领域。聚酰亚胺膜也可用于制备渗透汽化膜，用于挥发性组分的分离。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种进一步改善聚酰亚胺膜从有机溶剂中分离CO2的机械性能、耐溶剂性能和分离性能(渗透通量和分离因子)优异的的聚酰亚胺膜。用于解决技术问题的方法针对上述问题，本专利技术提出了一种用于从有机溶剂中解吸CO2的聚酰亚胺膜的制备方法。根据本专利技术的一个实施方案，提供一种用于从有机溶剂中解吸CO2的聚酰亚胺膜的制备方法，其包括以下几个步骤：(1)下式所示的聚酰亚胺原料粉末，溶解于有机溶剂中，同时添加无机纳米材料在10-80℃下搅拌1-12h，静置5-24h，在转速为500-2000r/min的条件下离心脱泡后，得到铸膜液；(n＝50～200)(2)采用旋转涂膜设备在支撑膜上制备聚酰亚胺膜；(3)经过步骤(2)制备的聚酰亚胺膜，在5-90℃的条件下，放入去离子水中进行凝固浴，时间控制在1-12h；(4)经过步骤(3)凝固浴的聚酰亚胺膜，放入含交联剂的有机溶剂，温度控制在10-50°，时间控制在1-12h；(5)经过步骤(4)交联的聚酰亚胺膜送入真空干燥箱内干燥，在10-80℃下真空烘箱5-24h。一种实施方式为，其中，所述的聚酰亚胺原料粉末为以下的一种或几种的混合物，粒径在0.05-5mm。一种实施方式为，其中，所述的铸膜液的有机溶剂为乙腈(ACN)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N_-甲基甲酰吗啉(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)中的一种或几种的混合物。一种实施方式为，其中，所述无机纳米材料为二氧化硅(SIO2)、二氧化钛(TiO2)和偏钛酸(TiO(OH)2)中的一种或几种的混合物。一种实施方式为，其中，所述支撑膜的材料为聚二甲亚砜、聚醋酸纤维、聚纤维素、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种的混合物；所述基膜的孔径为20μm～80μm，厚度为10μm～100μm。一种实施方式为，其中，所述的交联剂为乙二胺(EDA)、丙二胺(PDA)、丁二胺(BDA)中的一种或几种的混合物。一种实施方式为，其中，所述的交联剂的有机溶剂为甲醇(MeOH)、丙酮(ACT)、异丙醇(IPA)中的一种或几种的混合物。一种实施方式为，其中，步骤(2)制备的聚酰亚胺膜在氮气气氛中进行，氮气温度为10-80℃，旋转速度为500-2000rmp/min。根据本专利技术的第二方面，提供一种上述方法制备的分离膜在从碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、琥珀酸二乙酯(DES)、2,5-二氧己二酸二甲酯(DMC-C2)中的有机溶剂中分的CO2的用途。本专利技术的有益效果本专利技术的从有机溶剂中分离CO2的聚酰亚胺膜机械性能、耐溶剂性能和分离性能(渗透通量和分离因子)优异。从以下示例性实施方案的描述中，本专利技术的进一步特征将变得显而易见。附图说明图1为用于制备膜的聚酰亚胺粉料结构的示意图图2为本专利技术一种用于从有机溶剂中解吸CO2的聚酰亚胺膜的制备方法的示意图。1氮气换热器2氮气入口3氮封罩4氮气出口5铸膜液入口6旋转盘7旋转轴8控制台具体实施方式以下对本公开的一个实施方式具体地说明，但本公开并非限定于此。本专利技术提供一种用于从有机溶剂中解吸CO2的聚酰亚胺膜(以下简称为PI膜)的制备方法，上述方法由以下几个步骤组成：(1)采用如图1所示的聚酰亚胺原料粉末(以下简称为PI粉)，溶解于有机溶剂中，同时添加无机纳米材料在10-80℃下搅拌1-12h，静置5-24h，在转速为500-2000r/min的条件下离心脱泡后，得到铸膜液。(2)采用如图2所示的旋转涂膜设备，在图2中的件号3-氮封罩中制备PI膜。在图2中件号6-旋转盘上预先铺贴支撑膜(，支撑膜上制备均匀的致密PI膜。氮气的温度可通过图2中的件号1-氮气换热器控制在10-80℃，PI膜的厚度和均匀性可通过加入的铸膜液的质量和图2中的件号6-旋转盘的频率控制在500-2000rmp/min。旋转盘通过图2中的件号7-旋转轴与件号8控制台连接，由控制台调节转速。(3)经过步骤(2)制备的PI薄膜，在5-90℃的条件下，放入去离子水中进行凝固浴，时间控制在1-12h。(4)经过步骤(3)凝固浴的PI膜，放入交联剂的有机溶剂，温度控制在10-50°，时间控制在1-12h。(5)经过步骤(4)交联的PI膜送入真空干燥箱内干燥，在10-80℃下真空烘箱5-24h。所述的PI粉为以下的一种或几种的混合物，粒径在0.05-5mm。所述的铸膜液的有机溶剂为乙腈(ACN)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N_-甲基甲酰吗啉(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)中的一种或几种的混合物。所述的加入的无机纳米材料为二氧化硅(SIO2)、二氧化钛(TiO2)和偏钛酸(TiO(OH)2)中的一种或几种的混合物。所述的支撑膜材料其特征在于，所述基膜的材料为聚二甲亚砜、聚醋酸纤维、聚纤维素、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种的混合物；所述基膜的孔径为20μm～80μm，厚度为10μm～100μm。所述的交联剂为乙二胺(EDA)、丙二胺(PDA)、丁二胺(BDA)中的一种或几种的混合物。所述的交联剂的有机溶剂甲醇(MeOH)、丙酮(ACT)、异丙醇(IPA)中的一种一种或几种的混合物。上述分离膜用于从碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、琥珀酸二乙酯(DES)、2,5-二氧己二酸二甲酯(DMC-C2)中的有机溶剂中分离CO2。采用如图2所示的旋转涂膜设备进行制膜，提高制膜的均匀性；采用聚二甲亚砜、聚醋酸纤维、聚纤维素、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从有机溶剂中解吸CO

【技术特征摘要】
1.一种用于从有机溶剂中解吸CO2的聚酰亚胺膜的制备方法，其特征在于，上述方法包括以下几个步骤：
(1)下式所示结构单元的聚酰亚胺原料粉末，溶解于有机溶剂中，同时添加无机纳米材料在10-80℃下搅拌1-12h，静置5-24h，在转速为500-2000r/min的条件下离心脱泡后，得到铸膜液；



(2)采用旋转涂膜设备在支撑膜上制备聚酰亚胺膜；
(3)经过步骤(2)制备的聚酰亚胺膜，在5-90℃的条件下，放入去离子水中进行凝固浴，时间控制在1-12h；
(4)经过步骤(3)凝固浴的聚酰亚胺膜，放入含交联剂的有机溶剂，温度控制在10-50°，时间控制在1-12h；
(5)经过步骤(4)交联的聚酰亚胺膜送入真空干燥箱内干燥，在10-80℃下真空烘箱5-24h。


2.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述的聚酰亚胺原料粉末为权利要求1中结构式所示物质的粉末，粒径在0.05-5mm。


3.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述的铸膜液的有机溶剂为乙腈(ACN)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰吗啉(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)中的一种或几种的混合物。


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【专利技术属性】
技术研发人员：汤志刚，贲国勋，郭栋，张智伟，刘雨冰，周梦月，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11