CN112203748A - 用于气体脱水的具有氧化石墨烯和聚醚酰胺聚合物的混合基质膜 - Google Patents

用于气体脱水的具有氧化石墨烯和聚醚酰胺聚合物的混合基质膜 Download PDF

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Abstract

本文描述了基于交联的氧化石墨烯的复合膜，所述基于交联的氧化石墨烯的复合膜提供对气体的选择性阻力，同时提供水蒸气渗透性。此类复合膜具有在渗透性方面的高水/空气选择性。还描述了制造此类膜的方法，以及使用所述膜从气体中脱水或去除水蒸气。

Description

用于气体脱水的具有氧化石墨烯和聚醚酰胺聚合物的混合基 质膜
发明人：郑世俊、林伟平、王鹏、北原勇、碧
Figure BDA0002801337170000011
·巴吉、约翰·埃里克森、谢宛芸、山代祐司和近藤隆
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年8月3日提交的美国临时申请号62/714,504；和2018年9月21日提交的美国临时申请号62/734,706的权益；本申请还是2018年4月5日提交的国际申请PCT/US2018/026283的部分继续申请，所有这些申请的全部内容以引用方式并入。
技术领域
本发明的实施方式涉及聚合物膜，包括包含石墨烯材料的膜，所述膜用于例如从空气或其他气流中去除水或水蒸气以及能量回收通风(energy recovery ventilation,ERV)的应用。
背景技术
空气中高水平水分的存在可使人不舒服，并且还可能通过促进霉菌、真菌和尘螨的生长而引起严重的健康问题。在制造和存储设施中，高湿度环境可能会加速产品降解、粉末团聚、种子发芽、腐蚀以及其他不期望的效应，这是化学、制药、食品和电子行业中的问题。使空气脱水的常规方法中的一种包括使湿空气穿过吸湿剂，例如乙二醇、硅胶、分子筛、氯化钙和五氧化二磷。这种方法具有许多缺点，例如，干燥剂必须在干燥的空气流中运送；并且干燥剂还需要随着时间推移进行更换或再生，这使得脱水过程昂贵且耗时。空气脱水的另一种常规方法是通过压缩和冷却湿空气以使水分冷凝，然后去除冷凝水的低温方法，然而，这种方法是高度耗能的。
与上述传统脱水或除湿技术相比，基于膜的气体除湿技术具有明显的技术和经济优势，例如低安装成本、易操作、高能源效率和低工艺成本以及高处理能力。该技术已成功应用于氮、氧和压缩空气的脱水。对于ERV应用，例如建筑物内部，需要从外部提供新鲜空气的，尤其是在其中外部空气比建筑物内部的空气热得多并且具有更多的水分的炎热和潮湿的气候中。需要能量来对新鲜空气进行冷却和除湿。通过经由能量回收通风器(ERV)系统在排出的空气与进入的新鲜空气之间传递热量和水分，可减少加热或冷却以及除湿所需的能量的量。ERV系统包括膜，所述膜将排出的空气和进入的新鲜空气物理地分离，但允许热量和水分交换。ERV膜所需的关键特性包括：(1)除水蒸气以外的空气和气体的低渗透性；(2)水蒸气的高渗透性以在进入和排出的空气流之间有效地转移水分，同时阻止其他气体的通过；和(3)高热导率以实现有效的热传递。
对于ERV应用，需要具有高水蒸气渗透性和低空气渗透性的膜。
发明内容
本公开涉及一种氧化石墨烯(GO)膜组合物，所述GO膜组合物可减少水溶胀并增加H2O/空气渗透性的选择性。如与传统的聚合物(例如聚乙烯醇(PVA)、聚(丙烯酸)(PAA)和聚醚醚酮(PEEK))相比，一些膜可提供改善的脱水。可以通过使用一种或多种水溶性交联剂来制备GO膜组合物。还描述了有效和经济地制备这些GO膜组合物的方法。在制备这些GO膜组合物中可以使用水作为溶剂，这使得膜制备过程更加环保并且更成本有效。
一些实施方式包括一种脱水膜，所述脱水膜包括：多孔载体；和涂覆在所述多孔载体上的包含交联的氧化石墨烯化合物的复合物。所述交联的氧化石墨烯化合物是通过使包含以下的混合物反应而形成的：1)氧化石墨烯化合物，以及2)聚醚嵌段酰胺(PEBA)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDADMA)、聚(丙烯酰胺-共聚-二烯丙基二甲基氯化铵)(PACD)、聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)，或它们的组合。
一些实施方式包括一种用于使气体脱水的方法，所述方法包括：向本文所述的脱水膜施加第一气体；允许水蒸气穿过所述脱水膜并被去除；并且生成水蒸气含量低于所述第一气体的第二气体。
一些实施方式包括一种制备脱水膜的方法，所述方法包括：固化涂覆到多孔载体上的水性混合物；其中涂覆到所述多孔载体上的所述水性混合物在60℃至100℃的温度下固化约30秒至约3小时以促进所述水性混合物内的交联；其中通过将所述水性混合物施加到所述多孔载体上来用所述水性混合物涂覆所述多孔载体，并且根据需要重复以实现厚度为约100nm至约4000nm的涂层；并且其中所述水性混合物是通过在水性液体中混合1)氧化石墨烯化合物和2)PEBA、PDADMA、PACD、PSS或它们的组合而形成的。在一些实施方式中，所述水性液体包含含有乙醇和水的溶剂混合物。
一些实施方式包括一种能量回收通风器系统，所述能量回收通风器系统包括本文所述的脱水膜。
附图说明
图1是选择性脱水膜的可能实施方式的图示。
图2是制造分离/脱水膜元件的方法/工艺的可能实施方式的图示。
具体实施方式
选择性渗透膜包括对一种材料相对可渗透而对另一种材料相对不可渗透的膜。例如，膜可为对水蒸气相对可渗透，而对例如氧气和/或氮气的气体相对不可渗透的。不同材料的渗透性之比可用于描述它们的选择性渗透性。
这些膜也可具有抗微生物活性，例如具有根据日本工业标准Z2801:2012的至少约1、至少约2、至少约3、约1-2、约2-3或约1-3的抗微生物活性。抗微生物活性可帮助防止所述膜上生物膜的污染和/或积累。
脱水膜
本公开涉及脱水膜，所述脱水膜具有高选择性亲水性的基于GO的复合材料，所述复合材料具有高水蒸气渗透性、低气体渗透性和高机械和化学稳定性。这些膜可用于需要干燥气体或具有低水蒸气含量的气体的应用中。
在一些实施方式中，交联的基于GO的膜可包括多个层，其中至少一个层包含交联的氧化石墨烯(GO)的复合物或基于GO的复合物。可以通过使包含氧化石墨烯化合物和交联剂的混合物反应来制备交联的基于GO的复合物。据信具有氧化石墨烯的亲水性和选择性渗透性的交联的GO层可为其中高水分渗透性和低气体渗透性是重要的广泛应用提供膜。另外，也可以使用水作为溶剂来制备这些选择性渗透膜，这可以使制造工艺更环保且更成本有效。
通常，脱水膜包括多孔载体和涂覆到所述载体上的复合物。例如，如图1所示，选择性渗透膜100可包括多孔载体120。交联的基于GO的复合物110被涂覆到多孔载体120上。
在一些实施方式中，多孔载体包含聚合物或中空纤维。多孔载体可夹在两个复合物层之间。交联的基于GO的复合物还可与载体流体连通。
也可以存在附加的任选层，例如保护层。在一些实施方式中，保护层可包含亲水聚合物。保护层可以放置在任何有助于保护选择性渗透膜(例如水可渗透膜)不受恶劣环境(例如可能会使层劣化的化合物、辐射(例如紫外线辐射)、极端温度等)影响的位置上。
在一些实施方式中，穿过膜的气体行进通过所有组件，而不管它们是物理连通的还是它们按顺序布置。
脱水膜或水可渗透膜，例如本文所述的脱水膜或水可渗透膜，可用于从气流中去除水分。在一些实施方式中，可以将膜布置在第一气体组件与第二气体组件之间，以使得所述组件经由所述膜流体连通。在一些实施方式中，第一气体可以在可渗透膜的上游和/或在可渗透膜处包含进给气体。
在一些实施方式中，膜可选择性地允许水蒸气穿过，同时阻止其他气体或气体混合物(例如空气)穿过。在一些实施方式中，膜可为高度水分可渗透的。在一些实施方式中，该膜可具有低渗透性或可为对气体或气体混合物(例如N2或空气)不可渗透的。在一些实施方式中，膜可为脱水膜。在一些实施方式中，该膜可为空气脱水膜。在一些实施方式中，该膜可为气体分离膜。在一些实施方式中，含有石墨烯材料(例如氧化石墨烯)且为水分可渗透和/或气体不可渗透的阻挡膜的膜，可提供在水蒸气与其他气体之间的期望选择性。在一些实施方式中，选择性渗透膜可包括多层，其中至少一个层是包含氧化石墨烯材料的层。
在一些实施方式中，水分渗透性可以通过水蒸气传递速率来测量。在一些实施方式中，膜表现出为约500-2000g/m2/天；约1000-2000g/m2/天、约1000-1500g/m2/天、约1500-2000g/m2/天、约1000-1700g/m2/天；约1200-1500g/m2/天；约1300-1500g/m2/天、至少约500g/m2/天、约500-1000g/m2/天、约500-750g/m2/天、约750-1000g/m2/天、约600-800g/m2/天、约800-1000g/m2/天、约1000g/m2/天、约1200g/m2/天、约1300g/m2·天的归一化水蒸气流率，或在这些值中的任何值界定的范围内的任何归一化体积水蒸气流率。确定水分(水蒸气)传递速率的合适方法是ASTM E96。
多孔载体
多孔载体可以是任何合适的材料并且为任何合适的形式，其上可沉积或设置层，例如复合物层。在一些实施方式中，多孔载体可包含中空纤维或多孔材料。在一些实施方式中，多孔载体可包含多孔材料，例如聚合物或中空纤维。一些多孔载体可包括非织造织物。在一些实施方式中，聚合物可为是聚酰胺(尼龙)、聚酰亚胺(PI)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、拉伸的PE、聚丙烯(包括拉伸的聚丙烯)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、醋酸纤维素、聚丙烯腈(例如PA200)或它们的组合。在一些实施方式中，聚合物可包含PET。在一些实施方式中，聚合物包含聚丙烯。在一些实施方式中，聚合物包含拉伸的聚丙烯。在一些实施方式中，聚合物包含聚乙烯。在一些实施方式中，聚合物包含拉伸的聚乙烯。
复合物
本文所述的膜可包含含有交联的GO化合物的复合物。一些膜包含多孔载体和包含涂覆在所述载体上的交联的GO化合物的复合物。可以通过使包含氧化石墨烯化合物和交联剂的混合物反应来制备交联的GO化合物。合适的交联剂可包括PEBA、PDADMA、PACD、PSS，或它们的组合。另外，混合物中还可存在添加剂、表面活性剂、粘合剂或它们的组合。混合物可以在复合物的各成分(例如，氧化石墨烯化合物、交联剂、表面活性剂、粘合剂和/或添加剂)之间形成共价键，例如交联键。例如，氧化石墨烯化合物的薄片可以结合到另一薄片上；氧化石墨烯化合物可结合到交联剂(例如PEBA、PEBA、PACD和/或PSS)；氧化石墨烯化合物可以结合到添加剂；交联剂(例如PEBA、PDADMA、PACD和/或PSS)可以结合到添加剂，等等。在一些实施方式中，可以将氧化石墨烯化合物、交联剂(例如PEBA、PDADMA、PACD和/或PSS)、表面活性剂、粘合剂和添加剂的任何组合共价结合以形成复合物。在一些实施方式中，可以将氧化石墨烯化合物、交联剂(例如PEBA、PDADMA、PACD和/或PSS)、表面活性剂、粘合剂和添加剂的任何组合物理地结合以形成材料基质。
包含氧化石墨烯和交联剂的混合物可包含溶剂或溶剂混合物(例如水性溶剂，例如水)，任选地与水溶性有机溶剂例如醇(例如，甲醇、乙醇、异丙醇等)、丙酮等组合。在一些实施方式中，水性溶剂混合物含有乙醇和水。
交联的基于GO的复合物可具有任何合适的厚度。例如，一些交联的基于GO的层可具有为约0.1-5μm、约1-3μm、约0.1-0.5μm、约0.5-1μm、约1-1.5μm、约1.5-2μm、约2-2.5μm、约2.5-3μm、约3-3.5μm、约3.5-4μm、约1.5-2.5μm、约1.8-2.2μm的厚度，或在这些值中的任何值界定的范围内的任何厚度。涵盖以下厚度的上述范围或值是特别受关注的：约2μm。
氧化石墨烯
通常，基于石墨烯的材料具有许多吸引人的特性，例如具有特别高的机械强度和纳米级厚度的二维片状结构。氧化石墨烯(GO)，即石墨的剥离型氧化产物，可以低成本大量生产。氧化石墨烯因其高氧化程度而具有高水渗透性并且还表现出要被多种官能团(例如胺或醇)官能化以形成各种膜结构的多功能性。与其中水经由材料的孔传输的传统膜不同，在氧化石墨烯膜中，水的传输可以在层间空间之间进行。GO的毛细效应可导致长水流滑移长度，所述长水流滑移长度提供了快速的水传输速率。另外，可以通过调节石墨烯片的层间距离或通过利用不同的交联部分来控制膜的选择性和水通量。
在所公开的膜中，GO化合物包含任选取代的氧化石墨烯。在一些实施方式中，任选取代的氧化石墨烯可含有已被化学改性或官能化的石墨烯。改性石墨烯可以是已经化学改性或官能化的任何石墨烯材料。在一些实施方式中，氧化石墨烯可以被任选地取代。
官能化的石墨烯是这样的氧化石墨烯化合物，所述氧化石墨烯化合物包含一个或多个不存在于氧化石墨烯中的官能团，例如不是直接附接到石墨烯基体的碳原子的OH、COOH或者环氧基的那些官能团。官能化石墨烯中可能存在的官能团的示例包括卤素、烯烃、炔烃、氰基、酯、酰胺或胺。
在一些实施方式中，氧化石墨烯化合物中的石墨烯分子的至少约99％、至少约95％、至少约90％、至少约80％、至少约70％、至少约60％、至少约50％、至少约40％、至少约30％、至少约20％、至少约10％、或至少约5％可被氧化或官能化。在一些实施方式中，氧化石墨烯化合物为氧化石墨烯，所述氧化石墨烯可以提供对气体、流体和/或蒸气的选择性渗透性。在一些实施方式中，氧化石墨烯化合物还可包含还原的氧化石墨烯。在一些实施方式中，氧化石墨烯化合物可为氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯、官能化的氧化石墨烯，或官能化并且还原的氧化石墨烯。在一些实施方式中，氧化石墨烯化合物是未被官能化的氧化石墨烯。
据信，GO上可能存在大量(约30％)的环氧基，所述环氧基可在高温下容易地与羟基反应。还据信的是GO片材具有非常高的长径比，所述非常高的长径比提供了与其他材料相比较大的可用气体/水扩散表面，并且GO片材具有减小任何基板支撑材料的有效孔隙直径以在保持通量率的同时最小化污染物注入的能力。还据信环氧基或羟基增加了材料的亲水性，并且因此有助于提高膜的水蒸气渗透性和选择性。
在一些实施方式中，任选取代的氧化石墨烯可为片材、平面或薄片的形式。在一些实施方式中，石墨烯材料的表面积可为约100-5000m2/g、约150-4000m2/g、约200-1000m2/g、约500-1000m2/g、约1000-2500m2/g、约2000-3000m2/g、约100-500m2/g、约400-500m2/g，或在这些值中的任何值界定的范围内的任何表面积。
在一些实施方式中，氧化石墨烯可为具有1个、2个或3个维度的薄片，其中每个维度的大小独立地在纳米至微米范围内。在一些实施方式中，石墨烯在任一维度上的薄片大小或薄片最大表面的面积的平方根可为约0.05-100μm、约0.05-50μm、约0.1-50μm、约0.5-10μm、约1-5μm、约0.1-2μm、约1-3μm、约2-4μm、约3-5μm、约4-6μm、约5-7μm、约6-8μm、约7-10μm、约10-15μm、约15-20μm、约50-100μm、约60-80μm、约50-60μm、约25-50μm，或在这些值中的任何值界定的范围内的任何薄片大小。
在一些实施方式中，GO材料可包含至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少97％或至少99％的分子量为约5,000道尔顿至约200,000道尔顿的石墨烯材料。
在一些实施方式中，相对于复合物的总重量，氧化石墨烯的重量百分比可为约0.4-0.5％、约0.5-0.6％、约0.6-0.7％、约0.7-0.8％、约0.8-0.9％、约0.9-1％、约1-1.1％、约1.1-1.2％、约1.2-1.3％、约1.3-1.4％、约1.4-1.5％、约0.7-0.75％、约0.75-0.8％、约0.8-0.85％、约0.85-0.9％、约0.9-0.95％、约0.95-1％、约1-1.05％、约0.4％、约0.5％、约0.6％、约0.7％、约0.8％、约0.9％、约0.95％、约1％，或在这些值中的任何值界定的范围内的任何重量百分比。
交联剂
复合物，例如交联的基于GO的复合物，是通过使含有氧化石墨烯化合物与交联剂(例如PEBA、PDADMA、PACD、PSS，或者它们的组合)的混合物反应而形成的。
在一些实施方式中，交联剂为PEBA。在一些实施方式中，PEBA为
Figure BDA0002801337170000092
牌的PEBA。在一些实施方式中，PEBA为
Figure BDA0002801337170000093
1657。
可以使用任何合适量的PEBA。在一些实施方式中，GO与PEBA的比率为约0.005-0.1(0.5mg的GO和100mg的PEBA的比率为0.005)、0.001-0.002、约0.002-0.003、约0.003-0.004、约0.004-0.005、约0.005-0.006、约0.006-0.007、约0.007-0.008、约0.008-0.009、约0.009-0.01、约0.01-0.011、约0.011-0.012、约0.012-0.013、约0.013-0.014、约0.014-0.015、约0.015-0.016、约0.016-0.017、约0.017-0.018、约0.018-0.019、约0.019-0.02、约0.02-0.04、约0.04-0.06、约0.06-0.08、约0.08-0.1、约0.05、约0.1，或约0.01。
在一些实施方式中，PEBA所具有PEBA的聚(环氧乙烷)与聚酰胺的重量比为约0.1-0.5、约0.5-1、约1-1.5、约1.5-2、约2-3、约3-4、约4-5、约1-2、约1.2-1.4、约1.4-1.6、或约1.5(60mg的聚环氧乙烷与40mg的聚酰胺的比率为1.5)。
在一些实施方式中，交联剂是PDADMA。PDADMA也被称为PDADMAC或聚DADMAC。在一些实施方式中，交联剂是PEBAX和PDADMA的组合。
Figure BDA0002801337170000091
PDADMA可具有任何合适的分子量，例如小于100,000Da、约200,000-350,000Da、约400,000-500,000Da、约1-500,000Da、约1-200,000Da、约200,000-400,000Da、约400,000-600,000Da、约10,000-500,000Da、约10,000-100,000Da、约10,000-40,000Da、约40,000-70,000Da，或约70,000-100,000。
可以使用任何合适量的PDADMA。在一些实施方式中，GO与PDADMA的比率为约0.005-0.05(1mg的GO和20mg的PDADMA的比率为0.05)、约0.005-0.01、约0.01-0.05、约0.05-0.1、约0.1-0.15、约0.15-0.2、约0.2-0.25、约0.25-0.3、约0.3-0.35、约0.35-0.4、约0.02-0.04、约0.05-0.15、约0.08-1.2、约0.15-0.25、约0.1-0.3、约0.01-0.03、约0.01、约0.02、约0.033、约0.05、约0.1、约0.2，或约0.33。
在一些实施方式中，交联剂包括PEBA和PDADMA。可以使用任何合适的PDADMA与PEBA的比率，例如约0.01-0.6(1mg的PDADMA和100mg的PEBA的比率为0.01)、约0.025-0.05、约0.05-0.1、约0.1-0.2、约0.2-0.3、约0.3-0.4、约0.4-0.5、约0.5-0.6、约0.6-0.7、约0.7-0.8、约0.8-0.9、约0.9-1、约1-2、约0.05、约0.1、约0.3、约0.33、约0.5，或约1。
在一些实施方式中，交联剂为PACD。PACD也被称为p(AAm-共聚-DADMAC)。
Figure BDA0002801337170000101
可以使用任何合适量的PACD。在一些实施方式中，GO与PACD的比率为约0.01-0.05(1mg的GO和20mg的PACD的比率为0.05)、约0.05-0.1、约0.1-0.15、约0.15-0.2、约0.2-0.25、约0.25-0.3、约0.3-0.35、约0.35-0.4、约0.033，或约0.33。
在一些实施方式中，交联剂包括PEBA和PACD。可以使用任何合适的PACD与PEBA的比率，例如约0.01-0.6(1mg的PACD和100mg的PEBA的比率为0.01)、约0.01-0.05、约0.05-0.1、约0.1-0.2、约0.2-0.3、约0.3-0.4、约0.4-0.5、约0.5-0.6、约0.2-0.25、约0.25-0.3、约0.3-0.35、约0.35-0.4、约0.4-0.45、约0.45-0.5、约0.2-0.4、约0.1-0.5，或约0.3。
在一些实施方式中，交联剂为PSS。PSS可具有任何合适的分子量，例如约500,000-2,000,000Da或约1,000,000Da。
可以使用任何合适量的PSS。在一些实施方式中，GO与PSS的比率为约0.01-0.05(1mg的GO和20mg的PSS的比率为0.05)、约0.01-0.02、约0.02-0.03、约0.03-0.04、约0.04-0.05、约0.05-0.1、约0.1-0.15、约0.15-0.2、约0.2-0.25、约0.25-0.3、约0.3-0.35、约0.35-0.4、约0.033、约0.05、约0.1，或约0.33。
在一些实施方式中，交联剂包括PEBA和PSS。可以使用任何合适的PSS与PEBA的比率，例如约0.01-0.6(1mg的PSS和100mg的PEBA的比率为1)、约0.1-0.2、约0.2-0.3、约0.3-0.4、约0.4-0.5、约0.5-0.6、约0.2-0.25、约0.25-0.3、约0.3-0.35、约0.35-0.4、约0.4-0.45、约0.45-0.5、约0.2-0.4、约0.1-0.5、约0.3，或约0.33。
在一些实施方式中，氧化石墨烯(GO)悬浮在一种或多种交联剂内。GO和交联剂的各部分可以结合。结合可以是化学的或物理的。结合可以是直接或间接的；例如通过至少一个其他部分进行物理联通。在一些复合物中，氧化石墨烯和交联剂可以化学键合以形成交联网络或复合材料。结合也可以是物理的以形成材料基质，其中GO在物理上悬浮于交联剂内。
据信，使氧化石墨烯交联可通过在复合物内的各部分之间创建强化学键合以及在石墨烯薄片之间创建允许水或水蒸气容易地穿过这些薄片的宽通道，来增强GO的机械强度以及水或水蒸气的可渗透特性。在一些实施方式中，氧化石墨烯薄片中的至少约1％、至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或全部可为交联的。在一些实施方式中，大多数石墨烯材料可为交联的。可以基于与石墨烯材料的总量相比的交联剂的重量来估计交联量。
添加剂
在一些情况下，添加剂或添加剂混合物可改善复合物的性能。一些交联的基于GO的复合物也可包含添加剂混合物。在一些实施方式中，添加剂混合物可包含氯化钙、氯化锂、十二烷基硫酸钠、木质素，或它们的任何组合。在一些实施方式中，添加剂混合物中的各部分中的任何部分也可以与材料基质结合。结合可为物理的或化学的(例如，共价的)。结合可为直接或间接的。
防护涂层
一些膜还可包括保护涂层。例如，保护涂层可设置在膜的顶部上以保护所述膜免受环境影响。保护涂层可具有适合于保护膜免受环境影响的任何组成。许多聚合物适合于在保护涂层中使用，例如亲水聚合物的一种或多种混合物，所述亲水聚合物为例如聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)、聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMMA)和聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚(2-噁唑啉)、聚醚砜(PES)、甲基纤维素(MC)、壳聚糖、聚(烯丙胺盐酸盐)(PAH)、聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)，以及它们的任何组合。在一些实施方式中，保护涂层可包含PVA。
制备脱水膜的方法。
一些实施方式包括用于制备脱水膜的方法，所述方法包括：(a)在水性混合物中混合氧化石墨烯材料、包含多元羧酸的交联剂和添加剂以生成复合涂料混合物；(b)将所述涂料混合物施加到多孔载体上以形成经涂覆的载体；(c)根据需要重复步骤(b)以达到所需的涂层厚度；以及(d)在约60-100℃的温度下固化所述涂层约30秒至约3小时，以促进经涂覆的混合物内的交联。在一些实施方式中，所述方法任选地包括对多孔载体进行预处理。在一些实施方式中，所述方法任选地还包括用保护层涂覆组件。在图2中示出了制造上述膜的可能方法实施方式的示例。
在一些实施方式中，可任选地预处理多孔载体，以有助于将复合物层粘附到所述多孔载体上。在一些实施方式中，可以将多孔载体改性为变得更亲水。例如，改性可包括使用70W功率，以0.5m/min的速度进行2次计数的电晕处理。
在一些实施方式中，可以通过本领域中已知的用于创建具有所需厚度的层的方法来实现将混合物施加到多孔载体上。在一些实施方式中，可通过以下步骤实现将涂料混合物施加到基板上：首先将基板真空浸渍到涂料混合物中，然后通过在整个基板上施加负压梯度将溶液牵引到基板上，直至可以获得所需的涂层厚度。在一些实施方式中，可通过刮涂、喷涂、浸涂、模涂(die coating)或旋涂来实现将涂料混合物施加到基板上。在一些实施方式中，所述方法还可包括在每次施加涂料混合物之后用去离子水轻轻冲洗基板以去除多余的松散材料。在一些实施方式中，完成涂覆，使得创建具有所需厚度的复合物层。在一些实施方式中，层的数量可在1-250、约1-100、1-50、1-20、1-15、1-10或1-5的范围内。该过程导致完全经涂覆的基板或经涂覆的载体。
施加到基板上的涂料混合物可包含溶剂或溶剂混合物，例如水性溶剂，如水任选地与水溶性有机溶剂例如醇(例如甲醇、乙醇、异丙醇等)、丙酮等的组合。在一些实施方式中，水性溶剂混合物含有乙醇和水。
在一些实施方式中，将多孔载体以0.5-15米/分钟、约0.5-5米/分钟、约5-10米/分钟、或约10-15米/分钟的涂覆速度进行涂覆。这些涂布速度特别适合于形成厚度为约1-3μm、约1μm、约1-2μm或约2-3μm的涂层。
对于一些方法，然后可以以足以促进沉积在多孔载体上的水性混合物的各部分之间的交联的温度和时间固化经涂覆的载体。在一些实施方式中，可以在约60-70℃、约70-80℃、约80-90℃、约90-100℃、或约80℃的温度下加热经涂覆的载体。在一些实施方式中，可以将经涂覆的载体加热达至少约30秒、至少约1分钟、至少约5分钟、至少约6分钟、至少约15分钟、至少约30分钟、至少45分钟、至多约1小时、至多约1.5小时、至多约3小时的持续时间；随着温度的升高，所需的时间通常会缩短。在一些实施方式中，可将基板在约80℃下加热约8分钟。该过程产生了固化的膜。
在一些实施方式中，用于制造膜的方法还可包括随后在膜上施加保护涂层。在一些实施方式中，施加保护涂层包括添加亲水性聚合物层。在一些实施方式中，施加保护涂层包括用聚乙烯醇水溶液涂覆膜。可以通过例如刮涂、喷涂、浸涂、旋涂等方法来实现施加保护层。在一些实施方式中，可以通过在保护涂料溶液中浸涂膜达约1-10分钟、约1-5分钟、约5分钟或约2分钟来实现施加保护层。在一些实施方式中，所述方法还包括在约75-120℃的温度下干燥膜达约5-15分钟，或在约90℃下的温度下干燥膜达约10分钟。该过程产生具有保护涂层的膜。
降低气体混合物中水蒸气含量的方法
本文所述的选择性渗透膜，例如脱水膜，可用于从含有水蒸气的未处理的气体混合物(例如空气)中去除水蒸气或减少水蒸气含量，以用于需要干燥气体或具有低水蒸气含量的气体的应用的方法中。所述方法包括使含有水蒸气的第一气体混合物(未处理的气体混合物)(例如空气)穿过膜，从而使水蒸气穿过并被去除，而所述气体混合物(例如空气)中的其他气体被保留以产生具有降低的水蒸气含量的第二气体混合物(脱水的气体混合物)。
可以将脱水膜结合到在整个脱水膜上提供压力梯度的设备中，从而使要脱水的气体(第一气体)的压力或水分压比脱水膜的相对侧上的水蒸气的压力或水分压更高，在脱水膜中水蒸气被接收，然后被去除，从而产生脱水的气体(第二气体)。
经渗透的气体混合物，例如空气或二级干燥吹扫流，可用于优化脱水过程。如果膜在水蒸气分离方面完全有效，则将去除进料流中的所有水蒸气，并且将没有任何水蒸气残留而待吹扫出系统。随着该过程的进行，进料侧或孔隙侧上的水蒸气分压变得更低，而壳侧上的压力变高。该压力差趋于防止附加水蒸气从模块中排出。因为目的是使孔隙侧干燥，所以压力差会干扰设备的所需操作。因此，吹扫流可用于通过部分地通过吸收水蒸气中的一些，并且部分地通过将所述水蒸气物理地推出而从进料侧或孔隙侧去除水蒸气。
如果使用吹扫流，则所述吹扫流可来自外部干燥源或模块的产物流的部分回收。通常，除湿程度将取决于产物流与进料流的压力比(对于跨膜的水蒸气)和产物回收率。好的膜具有高产物回收率和低水平的产物湿度，和/或高的体积产品流率。
可以使用脱水膜来去除水以进行能量回收通风(ERV)。ERV是能量回收过程，所述能量回收过程交换正常排出的建筑物或空间空气中所包含的能量，并使用所述能量来处理(预调节)住宅和商业HVAC系统中进入的室外通风空气。在较温暖的季节期间，ERV系统进行预冷和除湿，而在较冷的季节中则进行加湿和预热。
在一些实施方式中，如根据ASTM E96标准方法测定的，脱水膜的水蒸气透过率为至少500g/m2/天、至少1,000g/m2/天、至少1,100g/m2/天、至少1,200g/m2/天、至少1,300g/m2/天、至少1,400g/m2/天、或至少1,500g/m2/天。
在一些实施方式中，如根据ASTM D-6701标准方法测定的，脱水膜的水蒸气透过率为至少5000g/m2/天、至少10,000g/m2/天、至少20,000g/m2/天、至少25,000g/m2/天、至少30,000g/m2/天、至少35,000g/m2/天，或至少40,000g/m2/天。
在一些实施方式中，如通过差压法测定的，脱水膜的气体渗透率为小于0.001L/(m2Spa)、小于10-4L/(m2Spa)、小于10-5L/(m2Spa)、小于10-6L/(m2Spa)、小于10-7L/(m2Spa)、小于10-8L/(m2Spa)、小于10-9L/(m2Spa)，或小于10-10L/(m2Spa)。
本文所述的膜可以容易地以低成本制造，并且在体积产品流量或产品回收率方面可优于现有的商业膜。
实施方式
具体地考虑以下实施方式。
实施方式1.一种脱水膜，所述脱水膜包括：
多孔载体；以及
涂覆在所述多孔载体上的包含交联的氧化石墨烯化合物的复合物，
其中所述交联的氧化石墨烯化合物是通过使包含以下的混合物反应而形成的：1)氧化石墨烯化合物，以及2)聚醚嵌段酰胺(PEBA)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDADMA)、聚(丙烯酰胺-共聚-二烯丙基二甲基氯化铵)(PACD)、聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)，或它们的组合。
实施方式2.根据实施方式1所述的脱水膜，其中所述混合物包含PEBA。
实施方式3.根据实施方式2所述的脱水膜，其中所述混合物中所述氧化石墨烯化合物与所述PEBA的重量比为约0.005至约0.1。
实施方式4.根据实施方式2或3所述的脱水膜，其中所述PEBA所具有的聚(环氧乙烷)与聚酰胺的重量比为约1.5。
实施方式5.根据实施方式1、2、3或4所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PDADMA。
实施方式6.根据实施方式5所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PDADMA和所述PEBA，并且所述混合物中的所述PDADMA与所述PEBA的重量比为约0.01至约0.6。
实施方式7.根据实施方式5或6所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PDADMA，并且所述PDADMA的分子量为约10,000Da至约500,000Da。
实施方式8.根据实施方式5或6所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PDADMA，并且所述PDADMA的分子量小于100,000Da。
实施方式9.根据实施方式1、2、3、4、5、6、7或8所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PACD。
实施方式10.根据实施方式9所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PACD和所述PEBA，并且所述混合物中的所述PACD与所述PEBA的重量比为约0.2至约0.4。
实施方式11.根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PSS。
实施方式12.根据实施方式11所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PSS和所述PEBA，并且所述混合物中的所述PSS与所述PEBA的重量比为约0.2至约0.4。
实施方式13.根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的脱水膜，其中所述复合物是厚度为1μm至3μm的层。
实施方式14.根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的脱水膜，其中如通过ASTM E96标准方法所测定的，所述膜的水蒸气透过率为至少1,000g/m2/天。
实施方式15.根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14所述的脱水膜，其中如通过差压法测定的，所述膜的气体渗透率小于0.001L/m2 s Pa。
实施方式16.根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的脱水膜，其中所述多孔载体包含拉伸的聚丙烯或拉伸的聚乙烯。
实施方式17.一种脱水膜，所述脱水膜包含：
多孔载体；以及
涂覆在所述多孔载体上的包含交联的氧化石墨烯化合物的复合物，
其中所述交联的氧化石墨烯化合物是通过使包含以下的混合物反应而形成的：1)氧化石墨烯化合物，以及2)聚醚嵌段酰胺(PEBA)。
实施方式18.根据权利要求17所述的脱水膜，其中所述多孔载体包含聚乙烯。
实施例19.根据权利要求17或18所述的脱水膜，其中所述多孔载体包含聚丙烯。
实施方式20.根据权利要求19所述的脱水膜，其中所述多孔载体包含拉伸的聚丙烯。
实施方式21.根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18或19所述的脱水膜，其中根据日本工业标准Z 2801:2012，所述膜的抗微生物活性为2或更高。
实施方式22.一种使气体脱水的方法，所述方法包括：
向根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20所述的脱水膜施加第一气体；以及
允许水蒸气穿过所述脱水膜并被去除；并且生成水蒸气含量低于所述第一气体的第二气体。
实施方式23.一种制造脱水膜的方法，所述方法包括：
固化涂覆到多孔载体上的水性混合物；
其中涂覆到所述多孔载体上的所述水性混合物在60℃至100℃的温度下固化约30秒至约3小时以促进所述水性混合物内的交联；
其中通过将所述水性混合物施加到所述多孔载体上以用所述水性混合物涂覆所述多孔载体，并且根据需要重复以实现厚度为约100nm至约4000nm的涂层；并且
其中所述水性混合物是通过在水性液体中混合1)氧化石墨烯化合物和2)PEBA、PDADMA、PACD、PSS或它们的组合而形成的。
实施方式24.一种制造根据实施方式1所述的脱水膜的方法，其中所述水性混合物包含含有乙醇和水的溶剂混合物。
实施方式25.一种制造方根据实施方式1所述的脱水膜的法，其中以0.5米/分钟至15米/分钟的涂覆速度涂覆所述多孔载体，并且所得涂层形成厚度为约1μm至约3μm的层。
实施方式26.一种能量回收通风器系统，所述能量回收通风器系统包括根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18或19所述的脱水膜。
实施例
已经发现，与其他选择性渗透膜相比，本文所述的选择性渗透膜的实施方式具有改善的性能。通过以下实施例进一步证明了这些益处，所述实施例仅旨在说明本公开，而并非旨在以任何方式限制范围或基本原理。
实施例1.1.1：涂料混合物的制备。
GO溶液1的制备：使用改良的Hummers方法从石墨制备GO。将石墨薄片(2.0g)(Sigma Aldrich,St.Louis,MO,USA,100目)在2.0g NaNO3(Aldrich)、10g KMnO4(Aldrich)和96mL浓H2SO4(Aldrich，98％)的混合物中在50℃下氧化15小时。将所得糊状混合物倒入400g冰中，之后添加30mL的过氧化氢(Aldrich，30％)。然后将所得溶液在室温下搅拌2小时以还原二氧化锰，然后滤过滤纸并用去离子水(DI)水洗涤。将固体收集，然后在搅拌下分散在去离子水中，以6300rpm离心40分钟，并且将水层倾析掉。然后将剩余的固体再次分散在去离子水中，并且将洗涤过程重复4次。然后将纯化的GO在超声处理(10W的功率)下在10mL的DI水中分散2.5小时以获得GO分散体(0.4重量％)作为GO-1。
可以将上述0.4重量％的GO分散体(GO-1)进一步用DI水稀释，以得到0.1重量％的GO分散体作为GO-2。
膜制备工序：
以1.24ml的0.1％GO溶液/4.96ml的2.5％
Figure BDA0002801337170000191
1657溶液/0.496ml的2.5％PDADMA溶液的比率制备溶液。在混合溶液后将溶液充分振荡，并确认没有GO块，然后用超声波清洗机脱气7分钟。将涂布溶液以150μm的湿隙施加到刚清洗过的拉伸聚丙烯基板上。将得到的膜干燥，然后在80℃下固化8分钟。
以类似于GO/PEBAX的方式制备其他涂料混合物或涂料溶液，区别在于除PEBAX之外还利用了不同的聚合物或添加剂，例如PDADMA、PACD、PSS、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(乙烯醇)(PVA)、木质素磺酸钠(LSU)、十二烷基硫酸钠(SLS)等，并且使用如表1所示的不同重量比。
实施例3.1.1：选择性渗透膜的测量结果。
如ASTM E96标准方法中所述测试EX-1、EX-2、EX-3、EX-4、EX-5、EX-6、EX-7和EX-8的膜的在20℃的温度和50％的相对湿度(RH)下的水蒸气透过率(WVTR)，和/或N2渗透率。结果显示在表1中。
表1.
Figure BDA0002801337170000201
注意：PSS：聚(4-苯乙烯磺酸钠)；PDADMA：聚(二烯丙基二甲基氯化铵)；P(AAm-共聚-DADMAC)：聚(丙烯酰胺-共聚-二烯丙基二甲基氯化铵)；PEBAX：聚醚嵌段酰胺。
还使用MOCON Permatran 101K仪器采用ASTM D-6701标准在37.8℃、100％RH条件下测量膜的WVTR。结果如表2所示。
表2.
Figure BDA0002801337170000211
注意：PEBAX：聚醚嵌段酰胺；PDADMA：聚(二烯丙基二甲基氯化铵)。
以与EX-1相同的方式在各种基板上制备EX-12、EX-13、EX-14、EX-15和EX-16的膜。如表3所示，使用ASTM E96和ASTM D-6701标准方法两者评估它们的WVTR性能。以拉伸聚丙烯作为基板的EX-1具有最高的WVTR性能。
表3.
Figure BDA0002801337170000212
注意：PEBAX：聚醚嵌段酰胺。
实施例3.1.2膜抗微生物活性的测定
为了测试该膜的抗微生物性，使用符合日本工业标准(JIS)Z2801:2012(英文版，2012年9月公布)的工序测量示例性AM-1，以测试抗微生物产品的功效，该日本工业标准的全部内容并入本文。用于验证抗微生物能力的生物是大肠杆菌(escherichia coli.)(
Figure BDA0002801337170000221
8739，ATCC)。
为了进行测试，通过将8g营养粉(DifcoTM营养培养液，Becton，Dickinson andCompany，Franklin Lakes，NJ USA)悬浮在1L经过滤的无菌水中，充分混合，然后在频繁搅动下加热来制备培养液。为了溶解粉末，将混合物煮沸1分钟，然后在121℃下高压灭菌15分钟。在测试前的晚上，将大肠杆菌添加到2-3mL所制备的培养液中并生长过夜。
在测试当天，将所得培养物在新鲜培养基中稀释，然后使其生长至108CFU/mL的密度(或大致将1mL培养物稀释到9mL新鲜营养培养液中)。然后使所得溶液再生长2小时。然后在无菌盐水(在1L蒸馏水中的8.5g NaCl(Aldrich))中将再生长物稀释50倍，以达到约1×106CFU/mL的预期密度。50μL稀释液提供了接种数量。
然后将样品切成1英寸乘2英寸的正方形，并放入有盖培养皿中，其中涂覆有GO的一侧朝上。然后取50μL稀释液，并接种测试试样。然后使用透明的覆盖膜(0.75英寸×1.5英寸，3M，St.Paul,MN USA)来帮助散布细菌接种物、确定散布大小和减少蒸发。然后，将有盖培养皿盖上透明盖，并放置以使细菌可生长。
当达到所需的2小时和24小时的测量点时，将测试试样和覆盖膜用无菌镊子转移到装有20mL生理盐水的50mL锥形管中，并通过将它们在涡旋混合器(120V,VWR ArlingtonHeights,IL USA)中混合至少30秒来洗去每个样品的细菌。然后使用泵(MXPPUMP01,EMDMillipore,Billerica,MA USA)与过滤器(Millflex-100,100mL,0.45μm，白色网格，MXHAWG124,EMD Millipore)的组合将每个溶液中的细菌细胞单独转移到预填充有胰蛋白酶大豆琼脂(MXSMCTS48,EMD Millipore)的单独的盒中。
然后将盒倒置并置于37℃的培养箱中24小时。24小时后，对盒中的菌落数进行计数。如果没有菌落，则记录为零。对于未处理的片，在24小时后菌落数不少于1×103个菌落。
表4列出了测试细菌的结果。实验样品AM-1中的生物计数与对照样品(CM-1)相比低约100倍。该数据支持2.0或更高的抗菌活性。因此，确定了GO/PEBAX/PDADMA涂层AM-1是一种有效的杀生物剂，其可帮助防止微生物在表面上的堆积。
表4.膜的抗微生物活性
Figure BDA0002801337170000231
注意：PEBAX：聚醚嵌段酰胺；PDADMA：聚(二烯丙基二甲基氯化铵)。
除非另有说明，否则在本文中使用的表示成分的量、性质(例如分子量)、反应条件等的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。每个数值参数应至少根据报告的有效位的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。因此，除非有相反的指示，否则数值参数可以根据寻求获得的所需性质来修改，并因此应被视为本公开的一部分。至少，本文示出的示例仅用于说明，而不是试图限制本公开的范围。
除非在此另外指明或者明显与上下文相矛盾，否则在描述本公开的实施方式的上下文中(尤其是在以下权利要求的上下文中)使用的术语“一”、“一个”、“该”以及类似的指示词应被解释为涵盖单数和复数两者。除非本文另有说明或明显与上下文相矛盾，否则本文所述的所有方法均可以任何合适的顺序进行。本文提供的任何和所有示例、或例示性语言(例如，“例如”)的使用仅旨在更好地说明本公开的实施方式，而不是对任何权利要求的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表示任何不要求保护的要素对于本公开的实施方式的实践为必不可少的。
本文公开的替代要素或实施方式的分组不应解释为限制。每个组成员可以单独地或与该组中的其他成员或本文中找到的其他要素任意组合地被提及和要求保护。预期组中的一个或多个成员可以出于方便和/或可专利性的原因而被包括在组中或从组中删除。
本文描述了某些实施方式，包括本发明人已知的用于实现实施方式的最佳方式。当然，对于本领域普通技术人员来说，在阅读前面的描述后，这些描述的实施方式的变型将变得显而易见。本发明人希望技术人员适当地采用此类变型，并且本发明人希望以不同于本文具体描述的方式来实践本公开的实施方式。因此，权利要求包括适用法律所允许的权利要求中所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或明显与上下文相矛盾，否则设想了上述要素的所有可能变型的任何组合。
最后，应理解，本文公开的实施方式是对权利要求的原理的说明。可以采用的其他修改在权利要求的范围内。因此，举例来说而非限制，可以根据本文的教导来利用替代实施方式。因此，权利要求不限于精确地如所示和所述的实施方式。

Claims (20)

1.一种脱水膜，所述脱水膜包括：
多孔载体；以及
涂覆在所述多孔载体上的包含交联的氧化石墨烯化合物的复合物，
其中所述交联的氧化石墨烯化合物是通过使包含以下的混合物反应而形成的：1)氧化石墨烯化合物，以及2)聚醚嵌段酰胺(PEBA)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(PDADMA)、聚(丙烯酰胺-共聚-二烯丙基二甲基氯化铵)(PACD)、聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)，或它们的组合。
2.根据权利要求1所述的脱水膜，其中所述混合物包含PEBA。
3.根据权利要求2所述的脱水膜，其中所述混合物中所述氧化石墨烯化合物与所述PEBA的重量比为约0.005至约0.1。
4.根据权利要求2或3所述的脱水膜，其中所述PEBA所具有的聚(环氧乙烷)与聚酰胺的重量比为约1.5。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PDADMA。
6.根据权利要求5所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PDADMA和所述PEBA，并且所述混合物中的所述PDADMA与所述PEBA的重量比为约0.01至约0.6。
7.根据权利要求5或6所述的脱水膜，其中所述PDADMA的分子量小于100,000Da。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PACD。
9.根据权利要求8所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PACD和所述PEBA，并且所述混合物中的所述PACD与所述PEBA的重量比为约0.2至约0.4。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PSS。
11.根据权利要求10所述的脱水膜，其中所述混合物包含所述PSS和所述PEBA，并且所述混合物中的所述PSS与所述PEBA的重量比为约0.2至约0.4。
12.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的脱水膜，其中所述复合物是厚度为1μm至3μm的层。
13.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的脱水膜，其中如通过ASTM E96标准方法所测定的，所述膜的水蒸气透过率为至少1,000g/m2/天。
14.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的脱水膜，其中如通过差压法测定的，所述膜的气体渗透率小于0.001L/m2 s Pa。
15.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的脱水膜，其中所述多孔载体包含聚丙烯、拉伸聚丙烯、聚乙烯、或拉伸聚乙烯。
16.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15所述的脱水膜，其中根据日本工业标准Z 2801:2012，所述膜的抗微生物活性为2或更高。
17.一种使气体脱水的方法，所述方法包括：
向根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20所述的脱水膜施加第一气体；以及
允许水蒸气穿过所述脱水膜并被去除；并且生成水蒸气含量低于所述第一气体的第二气体。
18.一种制造脱水膜的方法，所述方法包括：
固化涂覆到多孔载体上的水性混合物；
其中涂覆到所述多孔载体上的所述水性混合物在60℃至100℃的温度下固化约30秒至约3小时以促进所述水性混合物内的交联；
其中通过将所述水性混合物施加到所述多孔载体上来用所述水性混合物涂覆所述多孔载体，并且根据需要重复以实现厚度为约100nm至约4000nm的涂层；并且
其中所述水性混合物是通过在水性液体中混合1)氧化石墨烯化合物和2)PEBA、PDADMA、PACD、PSS或它们的组合而形成的；并且
所述水性液体包含含有乙醇和水的溶剂混合物。
19.根据权利要求18所述的方法，其中以0.5米/分钟至15米/分钟的涂覆速度涂覆所述多孔载体，并且所得涂层形成了厚度为约1μm至约3μm的层。
20.一种能量回收通风器系统，所述能量回收通风器系统包括根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16所述的脱水膜。
CN201980035684.XA 2018-04-05 2019-04-03 用于气体脱水的具有氧化石墨烯和聚醚酰胺聚合物的混合基质膜 Pending CN112203748A (zh)

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