CN112337448B - 一种用于脱除密闭室内低浓度二氧化碳的固态胺中空纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于快速脱除密闭舱室内低浓度二氧化碳的固态胺中空纤维及其制备方法。所述的固态胺中空纤维具有多孔管壁结构。具体的制备方法是:配制含非溶剂的亚稳态有机聚合物溶液,采用蒸汽‑浸入诱导相转化法制备多孔中空纤维;通过反应将胺基接枝到中空纤维的多孔管壁中,得到固态胺中空纤维。将含二氧化碳的气体通入中空纤维管一端,并使其穿过多孔管壁从中空纤维管另一端流出,其中二氧化碳被胺基吸附在中空纤维内,而后又可通过对固态胺中空纤维加热将吸附的二氧化碳解析出来,完成再生。这种固态胺中空纤维具有比表面积大、二氧化碳吸附量高、吸附速度快、不受气体湿度的影响等特性,特别适于密闭舱室内低浓度二氧化碳的快速脱除。
Description
技术领域
本发明属于气体净化技术领域,具体涉及一种用于脱除密闭室内低浓度二氧化碳的固态胺中空纤维及其制备方法。
背景技术
在矿井、人防地下工事、潜艇、航天飞机、宇宙飞船和空间站等密闭/半密闭舱室内,由于作业人员呼吸代谢、材料氧化分解和机械设备运行等都会不断产生二氧化碳,导致室内二氧化碳浓度升高,当二氧化碳超过一定浓度就会严重危害人体健康,甚至导致操作人员中毒死亡,因此,必须不断去除二氧化碳,控制舱室内二氧化碳浓度。目前,室内低浓度二氧化碳的去除方法主要有金属化合物吸收法、醇胺吸收法、分子筛吸附法、膜分离法等。这些方法都有其各自的优点,但大多存在体积大、寿命短、效率低、能耗高等问题。密闭/半密闭舱室往往空间狭小、空气成分复杂,研究开发先进、高效、体积小、寿命长、能耗低、再生方便、操作简单的低浓度二氧化碳(≤5000ppm)去除技术具有十分重要的现实意义。
固态胺吸附是一种新兴的二氧化碳去除技术,它不受环境中湿度的影响,又可以循环再生,具有效率高、寿命长、操作简单等优点。但是,现有技术中具有良好二氧化碳吸附性能的固态胺不多,因此,需要进一步研发固态胺中空纤维,以更好地适用于室内空气脱出二氧化碳。
目前,常用的二氧化碳脱除主要有溶液吸收法、物理吸附法和化学吸附法。在已提出的技术中,采用有机胺作为表面改性剂,制成负载有机胺的吸附剂已被广泛研究。液体胺吸附剂,如单乙醇胺、二乙醇胺,被高效地应用于工业领域的二氧化碳捕集。然而溶剂型吸附剂有许多缺点:胺类降解、能耗高、发泡问题、设备腐蚀以及其他许多问题。与液体胺相比,固态胺吸附剂具有许多优点,其中最重要的是由于固体的热容较低,再生过程中的能量和成本较低。因此,固态胺是目前清除低浓度二氧化碳最适宜的吸附剂之一。
近年来,很多研究人员对利用固态胺捕集二氧化碳进行了广泛的研究。如CN107661748B中涉及到有机胺功能化大孔容二氧化硅二氧化碳吸附剂及其制备方法,其主要利用浸渍法将有机胺负载在加入扩孔剂的大孔容二氧化硅中,提高对二氧化碳的吸附效率和有机胺的利用率。CN106944004B中涉及到一种有机胺改性海泡石吸附剂及其制备方法和应用,其主要是通过酸活化和胺改性后得到吸附剂吸附烟道气中的二氧化碳。CN104888724A中涉及到一种电炉烟气吸附剂及其制备方法,其主要是利用阳离子聚丙烯酰胺改性多孔沸石吸附电炉的烟气。
上述专利大都对烟道气等较高浓度二氧化碳环境下捕集二氧化碳的研究,没有涉及到在舱室等密闭空间低浓度二氧化碳环境下对二氧化碳捕集的研究。因此,需要研究出能在密闭舱室高效吸收低浓度二氧化碳的吸附剂。
发明内容
本发明提供一种用于快速清除密闭舱室内低浓度二氧化碳的固态胺中空纤维及其制备方法。该发明的特征是制备出具有巨大比表面积的固态胺多孔中空纤维,将含二氧化碳的气体直接穿过中空纤维多孔管壁,通过二氧化碳与活性胺基的化学吸附实现快速清除。具体方法是:配制含非溶剂的亚稳态有机聚合物溶液,采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备多孔中空纤维;配制有机胺溶液,通过接枝反应将大量有机胺接枝到中空纤维的多孔结构中;将含二氧化碳的气体通入中空纤维管一侧,并使其直接穿过中空纤维多孔管壁从中空纤维管另一侧流出,其中二氧化碳与胺基发生化学反应被吸附在多孔中空纤维内,从而达到气体中二氧化碳清除的目的。
本发明所述的中空纤维固态胺是通过以下技术路线实现的:
(1)采用改进相转化法制备具有多孔的聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚酰亚胺-酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚2-甲烯基丁内酯等有机聚合物中空纤维。其中添加的造孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、泊洛沙姆、聚乙二醇、二甘醇、乙二醇单甲醚中的一种。
(2)配制有机胺溶液,有机胺溶液的质量百分浓度为10%-50%。所述有机胺为含胺基的乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺、聚亚乙基胺中的一种。所述的配制有机胺的溶液所用的溶剂为乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇等有机溶剂中的一种。
(3)通过接枝法将有机胺接枝到中空纤维上。在一定温度下有机胺与中空纤维基体发生反应;经洗涤、干燥后得到固态胺中空纤维。
(4)将固态胺中空纤维组装成组件,将含二氧化碳的气体通入中空纤维固态胺组件一端,并使其从中空纤维固态胺组件另一端流出,其中二氧化碳被有机胺吸收达到脱除二氧化碳的目的。
本发明提供的固态胺中空纤维具有以下显著优良特性:1)具有大的比表面积和孔体积,有利于有机胺与中空纤维基体的充分接触和反应,以提高有机胺的接枝率,从而提高二氧化碳的吸附容量;2)具有指状孔结构,指状孔为二氧化碳与胺基的接触提供了孔道,提高了二氧化碳和胺基的有效接触从而达到快速脱除二氧化碳的目的;3)具有方便可调的孔隙结构,使其能容纳不同结构、分子大小的引入基团,使有机胺的选择范围更广;4)再生条件温和,胺基改性后的中空纤维在吸附二氧化碳达到饱和后,常压下80℃即可实现固态胺中空纤维的再生。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步描述,但本发明的实施方式不限于此,不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1:15.0g聚醚酰亚胺(质量占纺丝液总质量的15%)溶于N,N-二甲基甲酰胺中,搅拌均匀后得到纺丝液,然后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制10%的聚亚乙基胺的乙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,75℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。聚亚乙基胺的负载量为12.4wt%。用胶粘剂填充固态胺中空纤维之间的空隙做成集束,集束放入反应器中。含二氧化碳的气体通过固态胺中空纤维一端进入,并从另一端流出。将流出的气体连入红外线气体分析仪,从而检测出固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为2.3wt%。
实施例2:15.0g聚醚酰亚胺(质量占纺丝液总质量的15%)溶于N,N-二甲基甲酰胺中,然后加入5.0g乙二醇单甲醚,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制15%的聚亚乙基胺的乙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,75℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。聚亚乙基胺的负载量为35.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为7.5wt%。
实施例3:15.0g聚醚酰亚胺(质量占纺丝液总质量的15%)溶于N,N-二甲基甲酰胺中,然后加入10.0g乙二醇单甲醚,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制20%的聚亚乙基胺的乙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,75℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。聚亚乙基胺的负载量为58.9wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为11.2wt%。
实施例4:15.0g聚醚酰亚胺(质量占纺丝液总质量的15%)溶于N,N-二甲基甲酰胺中,然后加入15.0g乙二醇单甲醚,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制25%的聚亚乙基胺的乙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,75℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。聚亚乙基胺的负载量为78.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为14.2wt%。
实施例5:15.0g聚醚酰亚胺(质量占纺丝液总质量的15%)溶于N,N-二甲基甲酰胺中,然后加入20.0g乙二醇单甲醚,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制30%的聚亚乙基胺的乙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,75℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。聚亚乙基胺的负载量为98.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为18.1wt%。
实施例6:10.0g聚丙烯腈(质量占纺丝液总质量的10%)溶于N,N-二甲基乙酰胺中,然后加入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制10%的乙二胺的正丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。乙二胺的负载量为35.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为7.1wt%。
实施例7:15.0g聚丙烯腈(质量占纺丝液总质量的15%)溶于N,N-二甲基乙酰胺中,然后加入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制20%的乙二胺的正丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。乙二基胺的负载量为43.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为8.6wt%。
实施例8:20.0g聚丙烯腈(质量占纺丝液总质量的20%)溶于N,N-二甲基乙酰胺中,然后加入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制30%的乙二胺的正丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。乙二胺的负载量为55.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为10.6wt%。
实施例9:25.0g聚丙烯腈(质量占纺丝液总质量的25%)溶于N,N-二甲基乙酰胺中,然后加入5.0g聚乙烯吡咯烷酮,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制40%的乙二胺的正丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。乙二基胺的负载量为75.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为11.4wt%。
实施例10:25.0g聚丙烯腈(质量占纺丝液总质量的25%)溶于N,N-二甲基乙酰胺中,然后加入10.0g聚乙烯吡咯烷酮,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制50%的乙二胺的正丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。乙二胺的负载量为95.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为14.3wt%。
实施例11:25.0g聚丙烯腈(质量占纺丝液总质量的25%)溶于N,N-二甲基乙酰胺中,然后加入15.0g聚乙烯吡咯烷酮,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制50%的乙二胺的正丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应15小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。乙二胺的负载量为115.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为14.7wt%。
实施例12:15.0g聚酰亚胺-酰亚胺(质量占纺丝液总质量的15%)溶于N-甲基吡咯烷酮中,然后加入5.0g泊洛沙姆,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制20%的二乙三胺的异丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。二乙三胺的负载量为65.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为10.4wt%。
实施例13:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺(质量占纺丝液总质量的20%)溶于N-甲基吡咯烷酮中,然后加入10.0g泊洛沙姆,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制20%的二乙三胺的异丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。二乙三胺的负载量为55.6wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为9.2wt%。
实施例14:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺(质量占纺丝液总质量的20%)溶于N-甲基吡咯烷酮中,然后加入10.0g泊洛沙姆,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制30%的二乙三胺的异丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应15小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。二乙三胺的负载量为75.1wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为12.6wt%。
实施例15:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺(质量占纺丝液总质量的20%)溶于N-甲基吡咯烷酮中,然后加入15.0g泊洛沙姆,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制40%的二乙三胺的异丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应15小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。二乙三胺的负载量为86.7wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为14.3wt%。
实施例16:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺(质量占纺丝液总质量的20%)溶于N-甲基吡咯烷酮中,然后加入20.0g泊洛沙姆,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制50%的二乙三胺的异丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应15小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。二乙三胺的负载量为96.5wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为16.2wt%。
实施例17:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺(质量占纺丝液总质量的20%)溶于N-甲基吡咯烷酮中,然后加入25.0g泊洛沙姆,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制50%的二乙三胺的异丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应20小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。二乙三胺的负载量为106.8wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为17.3wt%。
实施例18:15.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚甲基丙烯酸甲酯(质量占纺丝液总质量的20%)溶于二甲基亚砜中,然后加入5.0g聚乙二醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制10%的三乙四胺的丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。三乙四胺的负载量为66.5wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为10.4wt%。
实施例19:15.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚甲基丙烯酸甲酯(质量占纺丝液总质量的20%)溶于二甲基亚砜中,然后加入10.0g聚乙二醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制20%的三乙四胺的丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。三乙四胺的负载量为75.5wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为12.3wt%。
实施例20:15.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚甲基丙烯酸甲酯(质量占纺丝液总质量的20%)溶于二甲基亚砜中,然后加入15.0g聚乙二醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制30%的三乙四胺的丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。三乙四胺的负载量为86.3wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为15.7wt%。
实施例21:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚甲基丙烯酸甲酯(质量占纺丝液总质量的25%)溶于二甲基亚砜中,然后加入15.0g聚乙二醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制40%的三乙四胺的丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。三乙四胺的负载量为90.7wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为17.7wt%。
实施例22:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚甲基丙烯酸甲酯(质量占纺丝液总质量的25%)溶于二甲基亚砜中,然后加入20.0g聚乙二醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚醚酰亚胺中空纤维。配制50%的三乙四胺的丙醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,85℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。三乙四胺的负载量为95.7wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为19.7wt%。
实施例23:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚2-甲烯基丁内酯(质量占纺丝液总质量的25%)溶于二甲基亚砜中,然后加入5.0g二甘醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚酰醚酰亚胺-聚2-甲烯基丁内酯中空纤维。配制10%的四乙五胺的丁醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,95℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。四乙五胺的负载量为65.7wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为9.4wt%。
实施例24:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚2-甲烯基丁内酯(质量占纺丝液总质量的25%)溶于二甲基亚砜中,然后加入10.0g二甘醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚酰醚酰亚胺-聚2-甲烯基丁内酯中空纤维。配制20%的四乙五胺的丁醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,95℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。四乙五胺的负载量为85.9wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为12.3wt%。
实施例25:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚2-甲烯基丁内酯(质量占纺丝液总质量的25%)溶于二甲基亚砜中,然后加入15.0g二甘醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚酰醚酰亚胺-聚2-甲烯基丁内酯中空纤维。配制30%的四乙五胺的丁醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,95℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。四乙五胺的负载量为107.4wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为16.3wt%。
实施例26:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚2-甲烯基丁内酯(质量占纺丝液总质量的25%)溶于二甲基亚砜中,然后加入20.0g二甘醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚酰醚酰亚胺-聚2-甲烯基丁内酯中空纤维。配制40%的四乙五胺的丁醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,95℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。四乙五胺的负载量为115.7wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为18.3wt%。
实施例27:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚2-甲烯基丁内酯(质量占纺丝液总质量的25%)溶于二甲基亚砜中,然后加入20.0g二甘醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚酰醚酰亚胺-聚2-甲烯基丁内酯中空纤维。配制40%的四乙五胺的丁醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,95℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。四乙五胺的负载量为128.4wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为19.3wt%。
实施例28:20.0g聚酰亚胺-酰亚胺与5.0g聚2-甲烯基丁内酯(质量占纺丝液总质量的25%)溶于二甲基亚砜中,然后加入25.0g二甘醇,搅拌均匀后得到纺丝液,最后采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备聚酰醚酰亚胺-聚2-甲烯基丁内酯中空纤维。配制50%的四乙五胺的丁醇溶液,将制备好的中空纤维浸入该胺溶液中,氮气保护下,95℃反应10小时。反应结束后,取出中空纤维分别用水、乙醇洗涤,最后干燥得到固态胺中空纤维。四乙五胺的负载量为135.3wt%。固态胺中空纤维对二氧化碳的吸附量为21.6wt%。
本发明实施例提供了一种用于快速脱除密闭室内低浓度二氧化碳的固态胺中空纤维及其制备方法,通过在中空纤维上固载胺基,有效的提高的胺基的利用率,并且制备方法简单、操作方便、具有良好的实用性。
以上所述的具体实例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于脱除低浓度二氧化碳的固态胺中空纤维的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:配制含造孔剂的亚稳态有机聚合物纺丝液,采用蒸汽-浸入诱导相转化法制备多孔中空纤维,并应用溶剂置换法对多孔中空纤维进行干燥;配制有机胺溶液,采用接枝反应在多孔中空纤维的多孔管壁内接枝活性胺基,得到固态胺中空纤维;
所述固态胺中空纤维是一种含有活性胺基的多孔聚合物,室温情况下,含有二氧化碳的气体穿过固态胺中空纤维多孔管壁,固态胺中空纤维内的活性胺基快速与二氧化碳发生化学反应,从而把二氧化碳截留在固态胺中空纤维内,而且吸附二氧化碳后的固态胺中空纤维又通过加热将二氧化碳解析出来,实现固态胺中空纤维的再生;
所述纺丝液中有机聚合物的质量百分含量为10-25%,造孔剂的质量百分含量为0-20%,且不为0;
所述有机胺溶液中有机胺的质量百分浓度为10-50%。
2.根据权利要求1所述的固态胺中空纤维的制备方法,其特征在于,所述有机聚合物为聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚酰亚胺-酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯或聚2-甲烯基丁内酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的固态胺中空纤维的制备方法,其特征在于,所述造孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、泊洛沙姆、聚乙二醇、二甘醇或乙二醇单甲醚中的一种。
4.根据权利要求1所述的固态胺中空纤维的制备方法,其特征在于,所述接枝活性胺基的有机胺是乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺或聚亚乙基胺中的一种。
5.根据权利要求1所述的固态胺中空纤维的制备方法,其特征在于,所述纺丝液中的溶剂为N,N二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜中的一种。
6.根据权利要求1所述的固态胺中空纤维的制备方法,其特征在于,所述有机胺溶液中的溶剂为乙醇、异丙醇、正丙醇或正丁醇中的一种。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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