基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜及制备方法和应用，包括混合基质膜，混合基质膜由超薄多孔纳米片聚填充在聚醚

【技术实现步骤摘要】
基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于膜材料
，具体涉及基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]全球变暖危害自然是冰雪消融、海面上升，然而事实上，生态气候的影响往往是牵一发而动全身的。无论是由于全球变暖引起的内陆干旱，还是冰川消融，亦或是海水碳酸化，最后都会导致生物无法适应环境改变，走向死亡或灭绝。CO2大量排放是世界变暖的重要因素，减少CO2的排放有效碳减排是人类的可持续发展的重要措施。开发清洁能源、研究CO2的分离捕集技术对于缓解温室效应显得尤为重要。
[0003]天然气及生物质沼气是相比煤、石油较为清洁的绿色能源，因此大力推广用天然气及生物质沼气代替化石燃料，将会大量减少CO2排放量，进一步缓解气候变暖问题。新开采的天然气及生物质沼气中含有CO2和其他酸性气体，这些酸性气体与水反应并产生碳酸时，会降低其热值，并腐蚀天然气管道和其他设备。因此，从天然气中去除CO2，是天然气工业中最重要的问题。与传统的分离技术相比，膜分离由于其较低的操作费用、较高的能源节约、较高的操作灵活性、对环境更安全、所需空间更小、更轻，这使其成为高效率分离候选方案。然而，选择合适的膜材料是合成高效膜的一个关键因素。在用于气体分离的聚合物膜中，渗透性
‑
选择性的权衡限制几乎是它们的主要挑战。
[0004]聚合物膜的低成本、可加工性和固有的传输特性可以与无机材料的特殊功能相结合，为所制备的膜提供额外的特性，如在高温和高压下的气体分离能力。事实上，将无机纳米材料引入到聚合物基体中，由于无机纳米材料的特殊化学和物理特性，它们对气体分子通过所产生的膜的传输产生影响。在膜内构筑CO2的传递通道，膜的选择性值可以得到改善，也会提高纯膜的热和化学稳定性提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜及制备方法和应用，以解决上述
技术介绍
中提出的克服渗透性
‑
选择性的权衡限制的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜，包括混合基质膜，混合基质膜由超薄多孔纳米片聚填充在聚醚
‑
聚酰胺嵌段共聚物基质内构成。
[0007]优选的，超薄多孔纳米片为超薄多孔蛭石纳米片。
[0008]优选的，聚醚
‑
聚酰胺嵌段共聚物与超薄多孔蛭石纳米片的质量比为 1:0.01～1:0.05。
[0009]优选的，混合基质膜的厚度为55～70μm。
[0010]基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤一、先将蛭石制备为超薄多孔蛭石纳米片；
[0012]步骤二、在制备聚醚
‑
聚酰胺嵌段共聚物的铸膜液；
[0013]步骤三、将超薄多孔蛭石纳米片分散于乙醇中；
[0014]步骤四、最后加入铸膜液中混匀后，流延成膜、干燥后得到所述混合基质膜。
[0015]基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜的制备方法，所述超薄多孔蛭石纳米片通过包括如下步骤的方法制得：
[0016]步骤一、先将蛭石进行预处理，称取适量的蛭石粉末与氟化铵置于盛有去离子水的聚四氟乙烯烧杯中；
[0017]步骤二、将烧杯置于100
‑
120℃的鼓风干燥箱中反应，反应完成后离心洗去氟硅酸铵；
[0018]步骤三、然后烘干，即得到纳米片PVMT。
[0019]优选的，蛭石粉末、氟化铵和去离子水的质量比为1:8:15，所述反应的时间为4
‑
8h；所述所述反应时间为5h，烧杯底部变为浅黄色。
[0020]基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜的应用，混合基质膜用于膜分离；上述混合基质膜可用于选择性分离天然气或沼气中的CO2酸性气体。
[0021]与现有技术相比，本专利技术提供了基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜及制备方法和应用，具备以下有益效果：本专利技术Pebax
‑
PVMT混合基质膜对 CO2/CH4混合气的选择性分离CO2试验结果表明，其渗透选择性数据超过了2008 Robeson上限，说明利用超薄多孔蛭石纳米片构筑高效CO2传递通道，强化膜的CO2分离性能，克服渗透性
‑
选择性的权衡限制，是一个有效的提高混合基质膜性能的方法。
附图说明
[0022]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制，在附图中：
[0023]图1是实施例1所制得的多孔蛭石纳米片(PVMT)的扫描电镜图；
[0024]图2是实施例1所制得的Pebax
‑
PVMT混合基质膜断面的扫描电镜图；
[0025]图3是实施例2所制得的Pebax
‑
PVMT混合基质膜断面的扫描电镜图；
[0026]图4是实施例3所制得的Pebax
‑
PVMT混合基质膜断面的扫描电镜图；
[0027]图5是实施例4所制得的Pebax
‑
PVMT混合基质膜断面的扫描电镜图；
[0028]图6是实施例5所制得的Pebax
‑
PVMT混合基质膜断面的扫描电镜图；
[0029]图7是对比例所制得的纯Pebax膜断面的扫描电镜图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]请参阅图1
‑
7，本专利技术提供一种技术方案：基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜，包括混合基质膜，混合基质膜由超薄多孔纳米片聚填充在聚醚
‑
聚酰胺嵌段共聚物基质
内构成。
[0032]本专利技术中，优选的，超薄多孔纳米片为超薄多孔蛭石纳米片。
[0033]本专利技术中，优选的，聚醚
‑
聚酰胺嵌段共聚物与超薄多孔蛭石纳米片的质量比为1:0.01～1:0.05。
[0034]本专利技术中，优选的，混合基质膜的厚度为55～70μm。
[0035]基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：
[0036]步骤一、先将蛭石制备为超薄多孔蛭石纳米片；
[0037]步骤二、在制备聚醚
‑
聚酰胺嵌段共聚物的铸膜液；
[0038]步骤三、将超薄多孔蛭石纳米片分散于乙醇中；
[0039]步骤四、最后加入铸膜液中混匀后，流延成膜、干燥后得到所述混合基质膜。
[0040]基于超薄蛭石纳米片填充的混合基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜，包括混合基质膜，其特征在于：所述混合基质膜由超薄多孔纳米片聚填充在聚醚
‑
聚酰胺嵌段共聚物基质内构成。2.根据权利要求1所述的基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜，其特征在于：所述超薄多孔纳米片为超薄多孔蛭石纳米片。3.根据权利要求1所述的基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜，其特征在于：所述聚醚
‑
聚酰胺嵌段共聚物与超薄多孔蛭石纳米片的质量比为1:0.01～1:0.05。4.根据权利要求1所述的基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜，其特征在于：所述混合基质膜的厚度为55～70μm。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的基于超薄蛭石纳米片填充的混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、先将蛭石制备为超薄多孔蛭石纳米片；步骤二、再制备聚醚
‑
聚酰胺嵌段共聚物的铸膜液；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯进鹏，田维亮，
申请(专利权)人：塔里木大学，
类型：发明
国别省市：