CN110227361A - 一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法和应用 - Google Patents

一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110227361A
CN110227361A CN201910473095.1A CN201910473095A CN110227361A CN 110227361 A CN110227361 A CN 110227361A CN 201910473095 A CN201910473095 A CN 201910473095A CN 110227361 A CN110227361 A CN 110227361A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metakaolin
carbon nanotube
styrene
molecular sieve
butadiene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910473095.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110227361B (zh
Inventor
张新儒
王永洪
廉玉姣
刘成岑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201910473095.1A priority Critical patent/CN110227361B/zh
Publication of CN110227361A publication Critical patent/CN110227361A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110227361B publication Critical patent/CN110227361B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/021—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/76—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • B01D71/80—Block polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/10—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法和应用。以偏高岭土和碳纳米管作为双填充剂，选用苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物为聚合物基体，首先将苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物配制成均相分散液，然后将偏高岭土和碳纳米管按照一定比例分别加入到均相分散液中，继续搅拌均匀，静置脱泡后刮膜并干燥。本发明的优点在于：所制备的膜有良好的机械性能；偏高岭土和碳纳米管材料的协同作用使混合基质膜的气体分离性能相比纯膜大幅提高，具有高的CO2渗透性和CO2/N2选择性。

Description

一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法 和应用
技术领域
本发明涉及一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法和应用，属于气体分离领域。
背景技术
随着工业技术的发展，CO2的排放量急剧增加，导致了温室效应、冰川融化等自然灾害的发生。同时，CO2在化工、食品、灭火器等领域均有广泛的应用。因此，CO2捕集具有很好的发展前景。目前，CO2捕集的方法主要有化学吸附、物理吸附、深冷分离、膜分离等。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。向高分子基质中添加无机粒子所制得的混合基质膜（MMMs），兼具高分子膜制备工艺简单、价廉易得等优点和无机材料的高通量、高分离因子的优点，因而具有优异的分离性能，成为当前研究的热点。
近年来，二维层状纳米材料作为填充剂被广泛应用于膜分离领域，对气体传递具有显著影响。偏高岭土作为一种具有二维纳米结构的粘土，是由硅氧四面体[SiO4]和铝氧八面体[AlO6]组成，其中Si/Al比为1:1。当一定量的二维纳米材料填充至聚合物基质中，使气体的扩散路径变得更加曲折，这有利于提高分离选择性；同时片层材料可以打断分子链的堆砌，有利于提高气体渗透性。多壁碳纳米管是一种具有层状中空结构的一维管状材料，并且具有光滑的内表面、高长宽比（> 1000）、高机械强度和热稳定性等。因其光滑的内壁和较大的孔径，碳纳米管的气体渗透速率是其它无机材料（如沸石、MOF等）的几个数量级。此外，在聚合物基质中填充少量的碳纳米管可显著提高聚合物材料的机械强度。
发明内容
本发明旨在提供一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法和应用，具体为将偏高岭土和碳纳米管按照一定比例分别加入到苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物基体中，并将其应用于CO2/N2分离。结果表明，该混合基质膜有较高的CO2渗透系数和分离因子。
本发明选用碳纳米管和偏高岭土作为双填充剂，将二者填充至苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物基质中制备杂化膜。通过调节碳纳米管和偏高岭土在膜内的比例来调控膜结构，以期获得高性能的CO2分离膜。相比于单填充剂，在聚合物膜中使用双填充剂可以协同提高CO2分离性能。其中碳纳米管可以为气体传递提供快速通道；偏高岭土可以促进碳纳米管在聚合物基体中的分布，并且改变气体传递的路径。通过调整偏高岭土和碳纳米管的比例，来实现苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物膜结构的调控，有助于提高混合基质膜的气体分离性能。此外，结合两种具有不同形貌、结构、组成和尺寸的无机填料可以提高其在聚合物基质中的分散性。
本发明提供了一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法，混合基质膜的聚合物基质为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，协同改性组分为偏高岭土和多壁碳纳米管。通过调整偏高岭土和碳纳米管的比例，实现混合基质膜结构的调控。其中，所使用的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的的分子量为50,000~200,000之间，由商业批量生产后购买使用。
上述制备方法包括以下步骤：
（1）制备苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的均相分散液：
称取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物颗粒并加入甲苯溶剂中，保证苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物在溶剂中的质量百分含量为2%-15%，采用磁力搅拌器在温度范围为20-50°C，转速范围为100-2000 rpm时，机械搅拌2-24 h至聚合物完全溶解，命名为均相分散液A；
（2）制备掺杂偏高岭土和碳纳米管的铸膜液：
称取偏高岭土和碳纳米管，使偏高岭土和碳纳米管的质量比为（1-10）：（0.005-2），依次添加偏高岭土和碳纳米管到均相分散液A中，采用磁力搅拌器在温度范围为20-50°C，转速范围为100-2000 rpm，搅拌2-24 h，再静置脱泡12-48 h，得到均匀的分散液，命名为铸膜液B；
其中偏高岭土和碳纳米管的用量占苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量百分比为1-15%；
（3）制备掺杂偏高岭土和碳纳米管的混合基质膜：
用刮刀将铸膜液均匀地刮在玻璃板上，控制湿膜的厚度为500-1500 μm，然后将玻璃板放置在25-40℃的真空烘箱中真空干燥12-48 h，再在40-80℃的真空烘箱中干燥12-48 h；将去除溶剂后的膜从玻璃板揭下，妥善保管待用。
上述制备方法中，所制备的混合基质膜的干厚为10-200 μm。
本发明提供了一种采用上述方法所制备的偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜。
本发明提供了上述偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜在分离CO2中的应用。
采用恒压变体积法测试气体渗透性能，膜渗透的有效面积为10-100 cm2，扫气采用H2，扫气流速为2-100 mL min-1，进料气流速为5-50 mL min-1，原料侧和渗透侧的流量用皂膜流量计测得，渗透侧组分含量由气相色谱测试；测试温度为20-100℃，压差为0.1-1.5MPa。
本发明的有益效果：
（1）本发明中混合基质膜的制备过程均简单可控、条件温和、易于操作；所制备的膜具有良好的机械性能；
（2）采用两种组成、结构、形貌不同的无机材料偏高岭土和碳纳米管，有利于提高其在聚合物基质中的分散性；
（3）偏高岭土是二维片层材料，碳纳米管是一维管状材料，二者共同添加到苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物基质中，可以通过调节偏高岭土和碳纳米管的比例来调控聚合物膜的结构；
（4）将制得的膜用于分离CO2和N2，发现偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的CO2的渗透性和选择性较纯膜都有了很大的提高，克服了trade-off效应。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
对比例1：制备固含量为10 wt%的纯苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物膜，步骤如下：
（1）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物铸膜液的制备：
将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物溶于甲苯中配成10 wt%的溶液，采用磁力搅拌器在温度范围为30°C，转速范围为400 rpm时，机械搅拌2 h至聚合物完全溶解，命名为铸膜液A；
（2）纯苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物膜的制备：
用刮刀将铸膜液A均匀地刮在玻璃板上，控制湿膜的厚度为600 μm，然后将玻璃板放置在30℃的真空烘箱中真空干燥12 h，再在55℃的真空烘箱中干燥24 h；将去除溶剂后的膜从玻璃板揭下，妥善保管待用。
将制得的纯膜在25℃，压差为0.2 MPa下测得CO2的渗透系数为155 Barrer（1Barrer=10-10cm3(STP) cm·cm-2·s-1·cmHg-1），CO2/N2选择性为22。
实施例1：制备掺杂偏高岭土和碳纳米管的质量比为2：0.1的混合基质膜，步骤如下：
（1）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物均相分散液的制备：
称取一定量的苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物颗粒溶解在甲苯溶剂中，采用磁力搅拌器在25℃，600 rpm的条件下搅拌4 h至聚合物完全溶解，得到固含量为8 wt%的苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物均相分散液，命名为均相分散液A；
（2）掺杂偏高岭土和碳纳米管的铸膜液的制备：
称取2 wt%（相对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）的偏高岭土，添加至步骤（1）所述的均相分散液A中，采用磁力搅拌器在30℃，600 rpm的条件下搅拌2 h直至偏高岭土完全分散均匀；然后再加入0.1 wt%（相对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）的碳纳米管，使用磁力搅拌器在25℃，600 rpm的条件下搅拌6 h直至分散均匀，再静置脱泡24 h，命名为铸膜液B；
（3）掺杂偏高岭土和碳纳米管的混合基质膜的制备：
用刮刀将铸膜液B均匀地刮在玻璃板上，控制湿膜的厚度为1000 μm，然后将玻璃板放置在30℃的真空烘箱中真空干燥24 h，再在60℃的真空烘箱中干燥12 h；将去除溶剂后的膜从玻璃板揭下，妥善保管待用。
将制备的混合基质膜在25℃，0.1 MPa下分别测得的CO2渗透性为238 Barrer，CO2/N2选择性为33。
实施例2：制备掺杂偏高岭土和碳纳米管的质量比为2：0.2的混合基质膜，步骤如下：
（1）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物均相分散液的制备：
称取一定量的苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物颗粒溶解在甲苯溶剂中，采用磁力搅拌器在20℃，800 rpm的条件下搅拌20 h至聚合物完全溶解，得到固含量为12 wt%的苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物均相分散液，命名为均相分散液A；
（2）掺杂偏高岭土和碳纳米管的铸膜液的制备：
称取2 wt%（相对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）的偏高岭土，添加至步骤（1）所述的均相分散液A中，采用磁力搅拌器在40℃，1000 rpm的条件下搅拌10 h直至偏高岭土完全分散均匀；然后再加入0.2 wt%（相对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）的碳纳米管，使用磁力搅拌器在40℃，1000 rpm的条件下搅拌8 h直至分散均匀，再静置脱泡10 h，命名为铸膜液B；
（3）掺杂偏高岭土和碳纳米管的混合基质膜的制备：
用刮刀将铸膜液B均匀地刮在玻璃板上，控制湿膜的厚度为900 μm，然后将玻璃板放置在40℃的真空烘箱中真空干燥10 h，再在50℃的真空烘箱中干燥10 h；将去除溶剂后的膜从玻璃板揭下，妥善保管待用。
将制备的混合基质膜在25℃，0.4 MPa下分别测得的CO2渗透性为301 Barrer，CO2/N2选择性为41。
实施例3：制备掺杂偏高岭土和碳纳米管质量比为2：0.3的混合基质膜，步骤如下：
（1）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物均相分散液的制备：
称取一定量的苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物颗粒溶解在甲苯溶剂中，采用磁力搅拌器在35℃，700 rpm的条件下搅拌8 h至聚合物完全溶解，得到固含量为11 wt%的苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物均相分散液，命名为均相分散液A；
（2）掺杂偏高岭土和碳纳米管的铸膜液的制备：
称取2 wt%（相对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）的偏高岭土，添加至步骤（1）所述的均相分散液A中，采用磁力搅拌器在35℃，900 rpm的条件下搅拌3 h直至偏高岭土完全分散均匀；然后再加入0.3 wt%（相对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）的碳纳米管，使用磁力搅拌器在35℃，900 rpm的条件下搅拌5 h直至分散均匀，再静置脱泡15 h，命名为铸膜液B；
（3）掺杂偏高岭土和碳纳米管的混合基质膜的制备：
用刮刀将铸膜液B均匀地刮在玻璃板上，控制湿膜的厚度为1200 μm，然后将玻璃板放置在35℃的真空烘箱中真空干燥18 h，再在60℃的真空烘箱中干燥24 h；将去除溶剂后的膜从玻璃板揭下，妥善保管待用。
将所制备的混合基质膜在25℃，0.2 MPa下分别测得的CO2渗透性为296 Barrer，CO2/N2选择性为40。
实施例4：制备掺杂偏高岭土和碳纳米管质量比为2：0.4的混合基质膜，步骤如下：
（1）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物均相分散液的制备：
称取一定量的苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物颗粒溶解在甲苯溶剂中，采用磁力搅拌器在30℃，1500 rpm的条件下搅拌12 h至聚合物完全溶解，得到固含量为15 wt%的苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物均相分散液，命名为均相分散液A；
（2）掺杂偏高岭土和碳纳米管的铸膜液的制备：
称取2 wt%（相对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）的偏高岭土，添加至步骤（1）所述的均相分散液A中，采用磁力搅拌器在30℃，1500 rpm的条件下搅拌12 h直至偏高岭土完全分散均匀；然后再加入0.4 wt%（相对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）的碳纳米管，使用磁力搅拌器在30℃，1500 rpm的条件下搅拌16 h直至分散均匀，再静置脱泡15 h，命名为铸膜液B；
（3）掺杂偏高岭土和碳纳米管的混合基质膜的制备：
用刮刀将铸膜液B均匀地刮在玻璃板上，控制湿膜的厚度为1500 μm，然后将玻璃板放置在30℃的真空烘箱中真空干燥36 h，再在70℃的真空烘箱中干燥20 h；将去除溶剂后的膜从玻璃板揭下，妥善保管待用。
将所制备的混合基质膜在25℃，0.8 MPa下分别测得的CO2渗透性为325 Barrer，CO2/N2选择性为44。
实施例5：制备掺杂偏高岭土和碳纳米管质量比为2：0.5的混合基质膜，步骤如下：
（1）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物均相分散液的制备：
称取一定量的苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物颗粒溶解在甲苯溶剂中，采用磁力搅拌器在50℃，1800 rpm的条件下搅拌20 h至聚合物完全溶解，得到固含量为13 wt%的苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物均相分散液，命名为均相分散液A；
（2）掺杂偏高岭土和碳纳米管的铸膜液的制备：
称取2 wt%（相对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）的偏高岭土，添加至步骤（1）所述的均相分散液A中，采用磁力搅拌器在45℃，1300 rpm的条件下搅拌16 h直至偏高岭土完全分散均匀；然后再加入0.5 wt%（相对于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）的碳纳米管，使用磁力搅拌器在45℃，1300 rpm的条件下搅拌24 h直至分散均匀，再静置脱泡13 h，命名为铸膜液B；
（3）掺杂偏高岭土和碳纳米管的混合基质膜的制备：
用刮刀将铸膜液B均匀地刮在玻璃板上，控制湿膜的厚度为1300 μm，然后将玻璃板放置在40℃的真空烘箱中真空干燥48 h，再在80℃的真空烘箱中干燥4 h；将去除溶剂后的膜从玻璃板揭下，妥善保管待用。
将所制备的混合基质膜在25℃，0.6 MPa下分别测得的CO2渗透性为241 Barrer，CO2/N2选择性为32。
与对比例1相比，实施例1-5所制备的掺杂偏高岭土和碳纳米管的混合基质膜的CO2渗透性和CO2/N2选择性均比纯膜显著提高。并且，偏高岭土和碳纳米管的质量比对气体分离性能有重要影响。对比实施例1-5，对比实施例4种偏高岭土和碳纳米管的质量比为2:0.3，掺杂偏高岭土和碳纳米管的混合基质膜的气体分离性能达到最优。通过调整偏高岭土和碳纳米管的比例，来实现苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物膜结构的调控，有助于提高混合基质膜的气体分离性能。
尽管上面对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法，其特征在于：以偏高岭土和碳纳米管作为双填充剂，选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为聚合物基体，首先将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物配制成均相分散液，然后将偏高岭土和碳纳米管按比例分别加入到均相分散液中，继续搅拌均匀，静置脱泡后刮膜并干燥。
2.根据权利要求1所述的偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物均相分散液：
称取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物颗粒并加入甲苯溶剂中，保证苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物在溶剂中的质量百分含量为2%-15%，采用磁力搅拌器在温度范围为20-50°C，转速范围为100-2000 rpm时，机械搅拌2-24 h至聚合物完全溶解，命名为均相分散液A；
（2）制备掺杂偏高岭土和碳纳米管的铸膜液：
称取偏高岭土和碳纳米管，依次添加偏高岭土和碳纳米管到均相分散液A中，采用磁力搅拌器在温度范围为20-50°C，转速范围为100-2000 rpm，搅拌2-24 h，再静置脱泡12-48h，得到均匀的分散液，命名为铸膜液B；
其中偏高岭土和碳纳米管的用量占苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量百分比为1-15%；
（3）制备掺杂偏高岭土和碳纳米管的混合基质膜：
用刮刀将铸膜液均匀地刮在玻璃板上，控制湿膜的厚度为500-1500 μm，然后将玻璃板放置在25-40℃的真空烘箱中真空干燥12-48 h，再在40-80℃的真空烘箱中干燥12-48 h；将去除溶剂后的膜从玻璃板揭下，妥善保管待用。
3.根据权利要求2所述的偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法，其特征在于：偏高岭土和碳纳米管的质量比为（1-10）：（0.005-2），通过调整二者的质量比，实现混合基质膜结构的调控。
4.根据权利要求2所述的偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法，其特征在于：所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量为50,000~200,000，由商业批量生产后购买使用。
5.根据权利要求1所述的偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法，其特征在于：所制备的混合基质膜的干厚为10-200 μm。
6.一种采用权利要求1~5任一项所述的方法制备的偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜。
7.一种权利要求6所述的偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜在分离CO2中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：采用恒压变体积法测试气体渗透性能，膜渗透的有效面积为10-100 cm2，扫气采用H2，扫气流速为2-100 mL min-1，进料气流速为5-50 mL min-1，原料侧和渗透侧的流量用皂膜流量计测得，渗透侧组分含量由气相色谱测试；测试温度为20-100℃，压差为0.1-1.5 MPa。
CN201910473095.1A 2019-05-31 2019-05-31 一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法和应用 Active CN110227361B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910473095.1A CN110227361B (zh) 2019-05-31 2019-05-31 一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910473095.1A CN110227361B (zh) 2019-05-31 2019-05-31 一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110227361A true CN110227361A (zh) 2019-09-13
CN110227361B CN110227361B (zh) 2021-09-03

Family

ID=67858955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910473095.1A Active CN110227361B (zh) 2019-05-31 2019-05-31 一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110227361B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102764599A (zh) * 2012-06-29 2012-11-07 清华大学 一种纳米材料混合基质膜的制备方法
CN104190270A (zh) * 2014-08-29 2014-12-10 神华集团有限责任公司 混合基质膜、其制备方法及其应用
CN104689730A (zh) * 2013-12-04 2015-06-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种热塑性弹性体为基质的混合基质膜的制备方法及应用
CN105214502A (zh) * 2015-09-18 2016-01-06 浙江工商大学 一种纳米银/石墨烯/聚乙烯醇混合基质膜及其制备方法
CN106975372A (zh) * 2017-04-18 2017-07-25 石河子大学 基于片状材料填充的混合基质膜及制备方法和应用
CN108745004A (zh) * 2018-06-08 2018-11-06 太原理工大学 一种具有片层和笼状协同筛分作用的混合基质膜的制备方法及应用
CN109173752A (zh) * 2018-09-10 2019-01-11 杭州博大净化设备有限公司 一种用于气体分离的新型混合基质膜及其制备方法
CN109224782A (zh) * 2018-09-29 2019-01-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种功能化纳米填料复合膜及制备方法和应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102764599A (zh) * 2012-06-29 2012-11-07 清华大学 一种纳米材料混合基质膜的制备方法
CN104689730A (zh) * 2013-12-04 2015-06-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种热塑性弹性体为基质的混合基质膜的制备方法及应用
CN104190270A (zh) * 2014-08-29 2014-12-10 神华集团有限责任公司 混合基质膜、其制备方法及其应用
CN105214502A (zh) * 2015-09-18 2016-01-06 浙江工商大学 一种纳米银/石墨烯/聚乙烯醇混合基质膜及其制备方法
CN106975372A (zh) * 2017-04-18 2017-07-25 石河子大学 基于片状材料填充的混合基质膜及制备方法和应用
CN108745004A (zh) * 2018-06-08 2018-11-06 太原理工大学 一种具有片层和笼状协同筛分作用的混合基质膜的制备方法及应用
CN109173752A (zh) * 2018-09-10 2019-01-11 杭州博大净化设备有限公司 一种用于气体分离的新型混合基质膜及其制备方法
CN109224782A (zh) * 2018-09-29 2019-01-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种功能化纳米填料复合膜及制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MARIA GIOVANNA BUONOMENNA ET AL: "Nanostructured Poly(styrene-b-butadiene-b-styrene)(SBS) Membranes for the Separation of Nitrogen from Natural Gas", 《ADV. FUNCT. MATER. 》 *
XUEQIN LI ETAL: "Synergistic effect of combining carbon nanotubes and graphene oxide in mixed matrix membranes for emcient CO2 separation", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110227361B (zh) 2021-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104275095B (zh) 一种高通量的石墨烯/碳纳米管复合纳滤膜的制备方法
AU778549B2 (en) Method for producing an aqueous dispersion of particles made up of polymerisate and fine inorganic solid material
CN105111387B (zh) 一种低引气型固体聚羧酸系减水剂的制备方法
EP2178971B1 (de) Silan-modifizierte additive und silan-modifizierte polymerzusammensetzungen
EP0765899B1 (de) Verfahren zur Modifizierung von Dispersionspulver-Zusammensetzungen
BR0210566B1 (pt) processo para preparação de uma dispersão aquosa de partìculas, dispersão aquosa de partìculas compostas, uso da mesma, e, pó de partìculas compostas.
CN106975372B (zh) 基于片状材料填充的混合基质膜及制备方法和应用
CN107789995A (zh) 一种磺化聚醚醚酮/聚苯胺修饰的埃洛石纳米管混合基质膜及其制备方法和应用
CN107233803A (zh) 一种石墨烯/银颗粒复合过滤薄膜及其制备与应用
WO2013091498A1 (zh) 一种高比表面积磁性微球树脂及其制备方法和应用
CN102500250A (zh) 高分子-无机杂化膜及制备方法和应用
CN113713574B (zh) 一种原位开环反应修饰双功能MOFs混合基质膜的制备方法
CN108816059A (zh) 一种掺杂石墨化碳氮化物的混合基质膜的制备方法及应用
CN110227358A (zh) 一种基于二维层状材料的混合基质膜及其制备方法和应用
Zhang et al. Synthesis of carbon hollow particles by a simple inverse-emulsion method
CN110227361A (zh) 一种偏高岭土和碳纳米管协同改性的混合基质膜的制备方法和应用
CN110327792A (zh) 一种双组分纳米添加剂构建的树状结构的混合基质膜及其制备方法和应用
CN109647233B (zh) 一种聚乙烯胺/互穿网络结构碳复合材料混合基质膜的制备方法及应用
US8984765B2 (en) Process for producing dispersion powders
CN110193289A (zh) 一种一锅、原位法制备二元纳米材料共掺杂混合基质膜的方法
US10384976B2 (en) Binder composition
Chong et al. Preparation and properties of cation-exchange membranes based on commercial chlorosulfonated polyethylene (CSM) for diffusion dialysis
CN102731705B (zh) 高纯球形全孔聚苯乙烯基粒子的制备方法
CN108744991A (zh) 一种掺杂沸石咪唑酯骨架多孔碳纳米材料的有机-无机混合基质膜的制备方法及应用
CN106807255B (zh) 三维结构TiO2-氧化石墨烯纳米复合物原位聚合掺杂聚酰亚胺膜及其制备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant