[发明专利]一种用于油气回收的有机/无机复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于油气回收技术领域，具体涉及到一种用于油气回收的有机/无机复合膜及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，油品的需求日益增长，但是，汽油等轻质油品在生产、储存、运输、销售、使用等过程中非常容易挥发而排放出高浓度油气，从而造成严重的能源损失和质量下降，而且会严重地污染了大气环境并留下重大的火灾隐患；膜分离法回收油气一般是利用膜对有机蒸气的优先透过性的特点，让有机蒸气在一定的压差推动下，经膜的“过滤作用”使混合气中的有机蒸气优先透过膜，得以“脱除”回收，而空气则被选择性地截留，膜分离法的优点是能耗低，效率高，容易与其他分离技术结合起来，设备紧凑轻巧，易于生产和维护。

一般用于油气回收的复合膜主要是有机/有机复合膜；作为底衬的多孔膜提供机械支撑，材质包括聚砜（PSF）、聚醚亚酰胺（PEI）、聚丙烯腈（PAN）、偏氟乙烯（PVDF）；以高分子致密材料作为分离层，涂覆于底衬膜上，主要材料种类有聚二甲基硅氧烷（PDMS），聚辛基甲基硅氧烷（POMS）等，但是这些材料或具有高渗透性、低选择性，或具有低渗透性、高选择性，使得用这些材料开发的气体分离膜在油气回收领域应用受到限制。

无机陶瓷膜具有化学稳定性好，耐酸、耐碱、耐有机溶剂；机械强度高，耐高温，渗透率高的特点，这是一些有机膜所不具备的优异性能。

有机/无机复合膜结合了有机膜材料与无机陶瓷材料各自的优势，提高有机高分子膜的耐溶胀性和抗压性，克服有机/有机复合膜结构单一、渗透通量低的问题。

现有专利申请200810234509.7公开了一种管式有机无机复合透水膜的制备方法，主要应用于渗透汽化脱除有机溶剂中的水，所述的有机高分子膜材料为聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖中的一种或者一种以上的混合物，所述的无机陶瓷支撑材料是莫来石、Al₂O₃、ZrO₂中的一种或者一种以上的复合材料；现有专利申请200910035877.3公开了一种有机无机复合SiO₂气体分离膜的制备方法，是以1，2-二（三乙氧基硅基）乙烷（简称BTESE）作为前躯体，在酸催化条件下，两步法合成SiO₂有机无机膜，涉及水蒸气环境分离，如水煤气变换反应、水蒸气重整反应等，上述文献表明，已有的专利中没有有机/无机复合膜在油气回收方面的报道。

发明内容

本发明的目的在于改进一般有机/有机复合膜在油气回收过程中渗透通量低，耐有机溶剂性差，稳定性不高的缺点，提供一种新型的有机/无机复合分离膜，也就是基于聚醚嵌段酰胺（PEBA）和二氧化钛（TiO₂）材料复合叠加组成的复合膜，该复合膜用致密膜PEBA作为分离皮层，以多孔陶瓷膜TiO₂作为支撑层，具有较好的分离效果和较高的效率。

本发明的PEBA/TiO₂复合膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）对作为支撑体的多孔TiO₂陶瓷进行预处理；

（2）用光电分析天平量取定量的PEBA颗粒，溶解到定量的溶剂中，制成一定质量分数的PEBA聚合物溶液，70℃下恒温搅拌3h，直到形成均匀透明溶液，然后聚合物溶液在恒温60℃水浴中静置10h，直到溶液中没有气泡，待用；

（3）无尘环境下，将TiO₂陶瓷膜置于培养皿内，培养皿内添加去离子水，以能浸润TiO₂陶瓷膜表面为准，静置直至水面没有扰动，用毛细吸移管取聚合物溶液，滴在TiO₂陶瓷膜表面，滴加的聚合物重量控制在0.01-0.06 g，滴液时避免聚合物液滴引起水面的扰动，聚合物溶液在滴到TiO₂陶瓷膜表面瞬间，由于TiO₂陶瓷膜被去离子水浸润，具有特殊表面能的溶剂就开始发挥作用，此时聚合物溶液就在TiO₂陶瓷膜表面自发地迅速扩散开来，在这个过程中，溶剂自身在蒸发，同时溶剂和非溶剂去离子水发生了迅速交换，这样就会在TiO₂陶瓷膜表面形成PEBA膜，制成PEBA/TiO₂复合膜初品；