[发明专利]一种用于丙烯/丙烷高效分离的混合基质膜及其制备方法

说明书

本发明属于气体分离技术领域，特别涉及一种用于丙烯/丙烷高效分离的混合基质膜及其制备方法。将零维功能配合物Ag₃pz₃和高分子基质材料共混于有机溶剂中，充分溶解，除去有机溶剂，获得所述用于丙烯/丙烷高效分离的混合基质膜，所述pz为吡唑或其衍生物。本发明中引入了基于新型吡唑配体合成的Ag₃pz₃零维功能配合物，原料成本较低，合成方法简单，其实现了与高分子基质的完全混合，克服了混合基质膜中界面缺陷的问题，且对丙烯/丙烷有选择性作用力。

技术领域

本发明属于气体分离技术领域，特别涉及一种用于丙烯/丙烷高效分离的混合基质膜及其制备方法。

背景技术

丙烯和丙烷作为石油化工中重要的产物，实现丙烯和丙烷的有效分离有着重大的意义。轻质烯烃是非常重要的石油化工基础原料，其中丙烯是仅次于乙烯的重要石油化工基本原料。近年来，丙烯下游工业产品需求量不断增长进而也促使丙烯需求增长速度不断加快。其下游衍生物主要包括聚丙烯、丙烯腈、异丙醇、丁醇、丙烯酸等。其中具有耐热、质轻、强度好等特点的聚丙烯，广泛用于包装、家电、汽车和建筑等领域，所以丙烯与社会发展，人民生活息息相关。

目前工业上对丙烯/丙烷分离常用的方式为低温精馏法，然而低温精馏效率低下、过程繁琐、还存在大量的能源浪费。因此研究开发更为绿色、高效、节能的新型烯烃/烷烃分离技术势在必行。膜分离是一门新兴的分离技术，具有低能耗、操作方便、过程简单（易放大与自控）、低成本、设备集约化程度高、无污染等优点，具有很大的应用潜力。目前气体膜分离已广泛应用于合成氨工业、炼油工业和石油化工中氢的回收等。在膜分离过程中，满足渗透率P1Barrer、选择性α30便可以达到工业需求。制备达到工业化、商业化、高效分离应用要求的气体分离膜，膜材料的选择是关键。无机膜如沸石膜，碳分子筛膜等，其渗透速率一般较高，并且其性能可超过“Robeson上限”，但制造成本较高、质脆易碎，难以形成连续和无缺陷的膜。有机高分子聚合物膜（简称有机膜）是一种比较合适的工业化膜，但有机膜通常因为Trade-off效应而受到限制，难以在渗透率和选择性两个方面同时满足工业化需求。随着研究的不断深入，将具有一定特性的无机纳米材料均匀分散于有机高分子基质中制备的混合基质膜，其气体分离性能优于普通高分子膜的性能，混合基质膜兼具无机纳米材料与有机高分子基质两者优点，是目前气体分离膜领域的研究热点。虽然混合基质膜在气体分离效果上兼顾气体通量与选择性，但制备膜的过程中也存在着致命问题，如功能材料与有机基质的界面相容性问题，使得其中的功能材料难以发挥作用。随着对混合基质膜研究的不断深入和拓展，用于丙烯/丙烷高效分离的混合基质膜的需求也越来越紧迫。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于丙烯/丙烷高效分离的混合基质膜及其制备方法，可以克服目前存在的功能材料与有机基质的界面相容性问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于丙烯/丙烷高效分离的混合基质膜，通过以下方法获得：将零维功能配合物Ag₃pz₃和适用于混合基质膜的高分子基质材料共混于有机溶剂中，充分溶解，挥发除去有机溶剂，获得所述用于丙烯/丙烷高效分离的混合基质膜，所述pz为吡唑或其衍生物。

其中，所述零维功能配合物Ag₃pz₃相对于高分子基质材料的质量比例为1%-20%，优选5%-10%。

所述的高分子基质材料优选为自具多孔高分子基质材料PIM-1，所述PIM-1在有机溶剂中的浓度为20-40mg/ml，优选30mg/ml。当然本发明的方法并非只适用于PIM-1，正如前所述，只要是适用于混合基质膜的高分子基质材料都是可以的。