[发明专利]一种聚乙烯胺复合膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种CO₂气体分离膜及其制备方法，具体地，涉及一种聚乙烯胺膜作为分离层的聚乙烯胺复合膜及其制备方法。

背景技术

从某些含有其他气体(例如H₂、CH₄和N₂)的混合气中规模性地分离CO₂已经成为了具有环保性、经济性和重要性的化工过程。膜分离法具有装置简单、操作方便、占地少、能耗小、成本低和无污染等优势，是具有良好应用前景的CO₂分离技术。

有机高分子膜材料存在渗透系数与渗透选择性之间的矛盾，膜的选择性较高时渗透系数较低。解决此矛盾的途径之一是对现有的有机高分子材料进行改性，已有的研究表明，在有机高分子材料中添加某些盐类是一种有效的手段。如硫氰酸铵(NH₄SCN)加入到交联的聚乙烯醇(PVA)膜中，使膜的NH₃/N₂分离系数从共混前的3增加到1000[1]。在烯烃和烷烃分离中常将银盐加入到聚合物基质中，以银离子作为烯烃在膜中传递的载体，完成对烯烃和烷烃的分离[2-4]。El-Azzami等将精氨酸钠(sodium arginate)和壳聚糖(chitosan)共混制膜，精氨酸盐增加了膜中胺基的含量，胺基作为CO₂在膜中的传递载体，对CO₂具有促进传递的作用，因此极大提高了膜的渗透选择性能[5]。R.Quinn等将有机氟盐和无机氟盐与聚乙烯苯三甲基氟化胺[poly(vinylbenzyltrimethylammonium fluoride)]共混，在保持分离系数不变的前提下，将膜的渗透系数提高到了共混前的4-6倍[6]。

聚乙烯胺(PVAm)具有良好CO₂渗透性和高CO₂选择性，专利(200910069314.6和201110428653.6)成功制备了以其为分离层的复合膜，与现有的复合膜相比，具备出色的综合性能。CO₂在PVAm复合膜中的渗透主要是靠促进传递来完成的，促进传递的载体浓度大大影响着膜的性能[7]。

然而，以PVAm为分离层的复合膜中的载体(胺基-NH₂基团)浓度是一定的，很难提高。因而如何提高PVAm为分离层的复合膜中的载体浓度成为了当前分离膜技术中的需要解决的技术难题。

参考文献

[1]G.P.Pez，D.V.Laciak，Ammonia separation using semi permeable membranes，US patent，4,762,535，1988.

[2]Y.S.Park，J.Won，Y.S.Kang，Facilitated transport of olefin through solid PAAm and PAAm-graft composite membranes with silver ions，J.Membr.Sci.，2001，183：163-170.

[3]T.Yamaguchi，C.Baertsch，C.A.Koval，R.D.Noble，C.N.Bowman，Olefin separation using silver impregnated ion-exchange membranes and silver salt/polymer blend membranes，J.Membr.Sci.，1996，117：151-161.

[4]S.U.Hong，J.Y.Kim，Y.S.Kang，Effect of water on the facilitated transport of olefins through solid polymer electrolyte membranes，J.Membr.Sci.，2001，181：289-293

[5]L.A.El-Azzami，E.A.Grulke，Carbon dioxide separation from hydrogen and nitrogen facilitated transport in arginine salt-chitosan membranes，J.Membr.Sci.，2009，328：15-22.