CN106422801A - 一种气体分离膜的制备方法 - Google Patents

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黄智锋
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Abstract

本发明公开一种气体分离膜的制备方法，包括以下步骤：超级恒温水浴中，将溶剂加热至60℃，加入醋酸镍，搅拌至溶液呈绿色透明状，再加入聚酰亚胺，超声震荡使其分散均匀，静置24h脱泡，得到铸膜液，其中，镍质量浓度为0.4‑0.5％，聚酰亚胺质量浓度为20‑25％；将铸膜液纺丝成膜，纺成的中空纤维膜进过淋洗，置于去离子水中浸泡7‑10天，再依次置于乙醇溶液、正己烷溶液各30min，重复2次，在70‑80℃真空箱中干燥3‑6h，得气体分离膜本发明气体分离膜表面具有致密均匀分离层，对气体具有高选择性和高透过性，具有较大的渗透通量，制备方法简单，成本低，易于工业化。

Description

一种气体分离膜的制备方法
技术领域
本发明属于分离膜制备领域，具体是一种气体分离膜的制备方法。
背景技术
膜分离是利用天然或人工制备的、具有选择透过性能的薄膜对双组分或多组分液体或气体进行分离、分级、提纯或富集。选择性气体分离所用的膜大体可分为多孔质和非多孔质(或称均质)两种，它们系由无机物或有机高分子制备。膜分离气体的基本原理是膜对不同气体的渗透速度不同，由此实现对某种气体的浓缩和富集。与传统的气体分离技术如变压吸附和深冷精馏相比，气体分离膜具有投资少，耗能低，设备简单、紧凑，易于操作，生产弹性大和分离效率高等优点，可广泛用于从空气中富集氧、氮；合成氨尾气中回收氧；石油裂解混合气中分离氢、一氧化碳；以及从天然气中分离二氧化碳和氮气等诸多领域，被认为是21世纪最有发展前景的第三代气体分离技术。
气体膜分离的关键是气体膜分离器，而膜材料的优劣决定着气体膜分离器的分离性能，应用范围，使用条件和寿命。为了发展高性能的气体分离膜，许多作者研究了各类聚合物的分子结构与气体分离性能之间的关系。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200-300℃，无明显熔点，高绝缘性能，103赫下介电常数4.0，介电损耗仅0.004-0.007，属F至H级绝缘材料。结果表明，以聚酰亚胺为代表的芳杂环高分子具有很高的透气选择性，是一类非常吸引人的气体分离膜材料。
如何制备具有渗透性能好，选择性高，成本低，易于工业化，便于推广应用的聚酰亚胺气体分离膜是当前该技术领域中急需解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体分离膜的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种气体分离膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)超级恒温水浴中，将溶剂加热至60℃，加入醋酸镍，搅拌至溶液呈绿色透明状，再加入聚酰亚胺，超声震荡使其分散均匀，静置24h脱泡，得到铸膜液，其中，镍质量浓度为0.4-0.5％，聚酰亚胺质量浓度为20-25％；
(2)将铸膜液纺丝成膜，纺成的中空纤维膜进过淋洗，置于去离子水中浸泡7-10天，再依次置于乙醇溶液、正己烷溶液各30min，重复2次，在70-80℃真空箱中干燥3-6h，得气体分离膜。
优选的，所述步骤(1)超声震荡频率为20-25KHz，超声温度20-30℃，超声时间30-90min。
优选的，所述步骤(1)溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四氢呋喃中的至少一种。
优选的，所述步骤(2)纺丝温度为90℃。
优选的，所述步骤(2)乙醇溶液浓度为10-15％。
本发明的有益效果：本发明气体分离膜表面具有致密均匀分离层，对气体具有高选择性和高透过性，具有较大的渗透通量，制备方法简单，成本低，易于工业化。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例1
一种气体分离膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)超级恒温水浴中，将N-甲基吡咯烷酮加热至60℃，加入醋酸镍，搅拌至溶液呈绿色透明状，再加入聚酰亚胺，超声震荡使其分散均匀，超声震荡频率为20KHz，超声温度25℃，超声时间60min；静置24h脱泡，得到铸膜液，其中，镍质量浓度为0.4％，聚酰亚胺质量浓度为22.5％；
(2)将铸膜液纺丝成膜，纺丝温度为90℃，纺成的中空纤维膜进过淋洗，置于去离子水中浸泡7天，再依次置于浓度为10％的乙醇溶液、正己烷溶液各30min，重复2次，在75℃真空箱中干燥4.5h，得气体分离膜。
实施例2
一种气体分离膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)超级恒温水浴中，将二甲基亚砜加热至60℃，加入醋酸镍，搅拌至溶液呈绿色透明状，再加入聚酰亚胺，超声震荡使其分散均匀，超声震荡频率为23KHz，超声温度20℃，超声时间90min；静置24h脱泡，得到铸膜液，其中，镍质量浓度为0.45％，聚酰亚胺质量浓度为25％；
(2)将铸膜液纺丝成膜，纺丝温度为90℃，纺成的中空纤维膜进过淋洗，置于去离子水中浸泡10天，再依次置于浓度为15％的乙醇溶液、正己烷溶液各30min，重复2次，在70℃真空箱中干燥6h，得气体分离膜。
实施例3
一种气体分离膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)超级恒温水浴中，将四氢呋喃加热至60℃，加入醋酸镍，搅拌至溶液呈绿色透明状，再加入聚酰亚胺，超声震荡使其分散均匀，超声震荡频率为25KHz，超声温度30℃，超声时间30min；静置24h脱泡，得到铸膜液，其中，镍质量浓度为0.5％，聚酰亚胺质量浓度为20％；
(2)将铸膜液纺丝成膜，纺丝温度为90℃，纺成的中空纤维膜进过淋洗，置于去离子水中浸泡8天，再依次置于浓度为12％的乙醇溶液、正己烷溶液各30min，重复2次，在80℃真空箱中干燥3h，得气体分离膜。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施案例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种气体分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)超级恒温水浴中，将溶剂加热至60℃，加入醋酸镍，搅拌至溶液呈绿色透明状，再加入聚酰亚胺，超声震荡使其分散均匀，静置24h脱泡，得到铸膜液，其中，镍质量浓度为0.4-0.5％，聚酰亚胺质量浓度为20-25％；
(2)将铸膜液纺丝成膜，纺成的中空纤维膜进过淋洗，置于去离子水中浸泡7-10天，再依次置于乙醇溶液、正己烷溶液各30min，重复2次，在70-80℃真空箱中干燥3-6h，得气体分离膜。
2.根据权利要求1所述的气体分离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)超声震荡频率为20-25KHz，超声温度20-30℃，超声时间30-90min。
3.根据权利要求1所述的气体分离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四氢呋喃中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的气体分离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)纺丝温度为90℃。
5.根据权利要求1所述的气体分离膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)乙醇溶液浓度为10-15％。
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CN103846022A (zh) * 2012-12-05 2014-06-11 中国科学院大连化学物理研究所 一种共聚聚酰亚胺中空纤维气体分离膜的制备方法
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Title
吴庸烈 等: "过渡金属有机络合物添加剂对聚酰亚胺气体分离膜性能的影响", 《应用化学》 *

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