[发明专利]一种含氨基基团的PDMS/PEI固定载体复合膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于膜材料领域，涉及一种含氨基基团的PDMS/PEI固定载体复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

天然气是重要的化工原料和清洁能源，但新采集的天然气通常含有6～14％的CO₂和大于10％的H₂S。这些酸性气体不仅影响商品气体质量，而且在温度较低时易与其中的水分结合形成酸液，严重腐蚀设备、管线。同时随着人类大量使用石油、煤、天然气等化学燃料，CO₂等酸性气体大量的排出，不但形成酸雨影响地球植物的生长，而且造成温室效应威胁人类的生存。此外，封闭或半封闭场所CO₂的脱除以及CO₂作为“潜在碳资源”的循环利用也是相当重要的课题。

目前，用于酸性气体CO₂分离的方法主要有物理吸收法、物理吸附法、化学吸收法、低温冷凝法和气体膜分离法。气体膜分离技术是20世纪80年代开发成功的一种高新技术，其研究和开发已成为世界各国在高新技术领域中竞争的热点。普通高分子膜由于受Robeson上限的限制，往往很难同时满足高渗透系数及高选择性的要求，而促进传递膜却可以突破此限制。目前促进传递膜有3类：支撑液膜、离子交换膜和固定载体膜。含胺基的分离CO2固定载体膜是最近几年才出现的，也是目前研究较多的固定载体膜之一。

但目前的固定载体膜均是寻找自身含有氨基基团的物质进行分离膜的制备，本发明采用氨基硅氧烷偶联剂进行改性接枝氨基基团，通过改变偶联剂的添加量来控制氨基基团的接枝量从而改变分离膜的分离因子。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种含氨基基团的PDMS/PEI固定载体复合膜。

本发明的另一目的是提供该固定载体复合膜的制备方法。

本发明的又一目的是提供该固定载体复合膜的应用。

一种含氨基基团的PDMS/PEI固定载体复合膜，该复合膜主要通过如下方法制得：

A.氨基有机硅乳液的制备：将八甲基环四硅氧烷、乳化剂与水混合得混合液，混合液需经100-170目滤网过滤后经过均质机均质乳化2-3次制得有机硅乳液，密封放置1-8周；在乳液密封放置的第1-56天内加入氨基硅烷偶联剂或者氨基硅烷偶联剂的水解液制备氨基硅氧烷乳液，将制得的氨基有机硅乳液置于容器中密封；所制备的氨基有机硅乳液其分子量在30万以上。

B.硅橡胶的制备：将步骤A所制备的氨基有机硅乳液与交联剂、硫化促进剂、乳化剂、催化剂及水混合制得硅橡胶，用NaOH水溶液调节PH至10-11，密封放置1-4周进行熟化，熟化后的硅橡胶经500目滤网过滤备用；

C.含氨基基团的PDMS/PEI固定载体复合膜的制备：将步骤B所制备的硅橡胶均匀涂覆在PEI基膜上，在50-120℃下硫化8-24h得到PDMS/PEI固定载体复合膜。所述的PEI膜是采用4000ml二甲基乙酰胺作为溶剂溶解950gPEI，并用刮刀在聚酯基膜上进行刮膜，将刮完的膜浸入水中24h取出晾干即为PEI膜。

所述的含氨基基团的PDMS/PEI固定载体复合膜，优选主要通过如下方法制得：

A.氨基有机硅乳液的制备：

(1)将乳化剂溶解于水中得乳化剂溶液，向其中加入八甲基环四硅氧烷D4，持续搅拌，得混合液；混合液中D4的质量分数是10％～70％，乳化剂与D4的质量比为0.01～0.1∶1；

(2)混合液经100～170目滤网过滤，采用均质机对上述混合液进行均质乳化2-3次，合格的有机硅乳液外观是乳白带蓝色；

(3)合格的有机硅乳液置于容器中密封，室温放置1～8周；

(4)在有机硅乳液放置的第1-56天内加入一定量的氨基硅烷偶联剂或者氨基硅烷偶联剂的水解液制备氨基硅氧烷乳液，硅烷偶联剂与D4的摩尔比为0.01～1∶1，在加入氨基硅烷偶联剂之前首先用NaOH溶液调节乳液的PH至3-8，将制得的氨基硅氧烷乳液置于容器中密封；

B.硅橡胶的制备：

(1)将交联剂加入反应容器，开搅拌，交联剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为15％～30％；

(2)将硫化促进剂用水稀释至浓度为1％～10％，优选1％～5％，加入反应容器中，硫化促进剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0.1％～2％，优选0.2％～2％；

(3)乳化剂用水加热溶解，放凉后加入反应容器中，乳化剂占整个硅橡胶乳液体系的质量分数为0.1％～1％；