[发明专利]一种用于气体分离的混合基质膜及其制备方法

权利要求书

1.一种用于气体分离的混合基质膜，其特征在于，所述基质膜包括双层结构，下层为支撑膜，上层为过滤膜，所述支撑膜为聚砜多孔膜，所述过滤膜是以具有多孔结构的沸石-AlN/SiO₂纳米颗粒作为添加物，与高分子材料采用熔融拉伸法制备得到的高分子膜，所述沸石-AlN/SiO₂纳米颗粒是以沸石为核、以AlN/SiO₂为壳的壳核结构，所述AlN/SiO₂具有多孔结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于气体分离的混合基质膜，其特征在于，所述过滤膜中的高分子材料为聚4-甲基-1-戊烯、聚乙烯、聚丙烯。

3.根据权利要求2所述的一种用于气体分离的混合基质膜，其特征在于，所述聚4-甲基-1-戊烯、聚乙烯、聚丙烯的质量比为1：1：0.2。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种用于气体分离的混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将聚4-甲基-1-戊烯、聚乙烯、聚丙烯混合后投入螺杆挤出机，于200-210℃下加热融化，于215-220℃塑化30-40min，塑化后升温至225-230℃进行均化，均化完成后将沸石-AlN/SiO₂纳米颗粒投入，搅拌均匀，将机头加热至175-185℃后，从中空模头挤出，于180℃的热风下热处理20min后，于70-80℃拉伸0.8倍后，冷水中冷处理10min，拉伸0.2倍，取出晾干后得到过滤膜；

将聚砜多孔膜下表面于230-235℃加热至微熔状态，将过滤膜覆盖在聚砜多孔膜下表面，加压冷却后得到基质膜。

5.根据权利要求4所述的一种用于气体分离的混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述聚砜多孔膜与基质膜的厚度比为(1.2-1.3)：1。

6.根据权利要求5所述的一种用于气体分离的混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述沸石-AlN/SiO₂纳米颗粒的制备步骤如下：

沸石改性：将沸石于300-350℃的温度下焙烧30-60min后取出冷却，然后放入35-40wt％的盐酸溶液中加热回流6-8h,取出洗净、晾干；

铝粉活化：将铝粉与氧化锆在氩气氛围中，于5-10℃低温高能球磨20-30h，球磨速度为500rpm，球料质量比为10:1，球磨后得到活化铝粉；

沸石-AlN/SiO₂纳米颗粒制备：将活化铝粉、沸石、二氧化硅、单水氢氧化锂、聚醚醚酮颗粒混合均匀后投入高温搅拌釜内进行高温高压反应，并向釜内通入氮气，以30℃/min的速率升温至500℃，加压至10MPa，以300-400rpm的速率搅拌1-2h，冷却后取出，得到沸石-AlN/SiO₂纳米颗粒。

7.根据权利要求6所述的一种用于气体分离的混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述沸石-AlN/SiO₂纳米颗粒制备步骤中，活化铝粉、沸石、二氧化硅、单水氢氧化锂、聚醚醚酮颗粒的质量比为1.2：1：0.4：0.1：0.3。

8.根据权利要求7所述的一种用于气体分离的混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述沸石-AlN/SiO₂纳米颗粒制备步骤中，通入的氮气为流动氮气，流速为0.3-0.5L/min。