[发明专利]一种用于CO2 在审
申请号: | 202211194453.3 | 申请日: | 2022-09-29 |
公开(公告)号: | CN115532085A | 公开(公告)日: | 2022-12-30 |
发明(设计)人: | 盖方圆;孟繁超;赵晓刚 | 申请(专利权)人: | 长春工业大学 |
主分类号: | B01D71/02 | 分类号: | B01D71/02;B01D71/64;B01D67/00;B01D53/22 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 130012 吉*** | 国省代码: | 吉林;22 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 co base sub | ||
本发明涉及气体分离技术领域,具体涉及一种用于CO2/N2分离的ZIF‑8/P84炭膜的制备方法。P84作为一种热固性聚酰亚胺,做聚合物膜表现出优越的气体选择性。P84具有高的热稳定性和抗塑化性能,在大多数极性溶剂中具有良好溶解度,是一种合适的聚合物基体。ZIF‑8是一种典型的沸石咪唑酯骨架材料,由于其本身具有高的比表面积和微孔孔隙,对其进行炭化处理可以获得具有N活性中心、局部缺陷空位结构和分级孔结构的衍生炭,这有利于二氧化碳分子快速传质,赋予了它在二氧化碳分离方面的巨大潜力。本发明旨在缓解全球气候变暖,为二氧化碳膜分离材料的制备提供了一种新思路。
技术领域
本发明涉及一种用于CO2/N2分离的ZIF-8/P84炭膜的制备方法,属于气体分离膜领域。
背景技术
工业革命以来,人类社会发生了翻天覆地的变化。随之导致化石燃料消耗增加,在过去的一个世纪中,大气中二氧化碳浓度迅速增加。二氧化碳作为主要温室气体之一,浓度过高可能导致严重的环境问题,如全球变暖和自然灾害(即冰雪大范围融化、洪水、干旱和海平面上升)。因此,开发高效、选择性的二氧化碳捕集技术以降低大气二氧化碳浓度引起了人们的极大兴趣。与传统的物理吸附、化学吸附相比,膜分离技术拥有操作简单、成本低、环境友好等优点。
炭膜又称炭分子筛膜,主要是由耐热聚合物热解制备的,在炭化过程中不熔融并保持其结构形状。可解决由于聚合物膜老化和塑化引起分离性能随着时间的推移而下降的问题。炭分子筛膜具有多孔性,使其具有高的气体通量,而其分子筛分形态限制了气体渗透剂的旋转自由度,以获得高选择性的膜。因此,炭分子筛膜可以在不降低气体通量的前提下获得较高的选择性,从而超过了聚合物膜的上限。此外,由于其稳定性,炭分子筛膜能够在腐蚀性(蒸汽或溶剂,非氧化酸或碱)和不利(高温和高压操作)环境中保持稳定。
P84作为一种热固性聚酰亚胺,做聚合物膜表现出优越的气体选择性。P84具有高的热稳定性和抗塑化性能,在大多数极性溶剂中具有良好溶解度,是一种合适的聚合物基体。
ZIF-8是一种典型的沸石咪唑酯骨架材料,由2-甲基咪唑酸盐阴离子和锌阳离子拓扑桥接而成。由于其本身具有高的比表面积和微孔孔隙,对其进行炭化处理可以获得具有N活性中心、局部缺陷空位结构和分级孔结构的衍生炭,这有利于二氧化碳分子快速传质,赋予了它在二氧化碳分离方面的巨大潜力。
发明内容
本发明目的是为了分离混合气体中的二氧化碳、缓解全球气候变暖等问题。
本发明的另一目的在于提供一种用于CO2/N2分离的ZIF-8/P84炭膜的制备方法,其制备方法包括以下步骤:
步骤1:制备ZIF-8;
步骤2:将适量P84粉末溶解在DMF溶剂中,得到P84聚合物溶液;
步骤3:将干燥的ZIF-8粉末分散在DMF溶剂中,超声,得到ZIF-8/DMF分散悬浊液;将ZIF-8/DMF分散悬浊液进行搅拌,向其中逐滴加入P84聚合物溶液,超声、搅拌至二者混合均匀,放入真空烘箱脱气,在玻璃载体上制膜,将膜置于120摄氏度的真空烘箱中过夜,即得到ZIF-8/P84混合基质膜;
步骤4:将ZIF-8/P84混合基质膜切割成15×15mm的正方形,置于管式炉内,氮气流量为200 ml/min,从室温升温至目标温度,然后保持60 min以获得不同炭化温度的炭膜。
作为一种优选方案,所述的一种用于CO2/N2分离的ZIF-8/P84炭膜的制备方法,其特征在于,步骤1中ZIF-8平均尺寸为50纳米。
作为一种优选方案,所述的一种用于CO2/N2分离的ZIF-8/P84炭膜的制备方法,其特征在于,步骤2中P84溶液质量分数为15%~30%。
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