[发明专利]一种气液膜接触器用醇胺改性氧化石墨烯/聚偏氟乙烯共混膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种气液膜接触器用醇胺改性氧化石墨烯/聚偏氟乙烯共混膜及其制备方法，所述的共混膜是由醇胺改性氧化石墨烯和聚偏氟乙烯共混所构成。该方法包括以下步骤：以Hummers法合成的氧化石墨烯和醇胺分子进行反应得到醇胺改性氧化石墨烯；然后将醇胺改性氧化石墨烯与聚偏氟乙烯共混得到铸膜液，经过浸没沉淀相转化法制备得到该共混膜。本发明共混膜的原料易得，制备过程简便可控，制备的醇胺改性氧化石墨烯/聚偏氟乙烯共混膜应用于气‑液膜接触器脱硫，具有较高的脱硫效率。

技术领域

本发明涉及一种膜接触器用膜及其制备方法，特别涉及一种具有二氧化硫吸附功能的气-液膜接触器用醇胺改性氧化石墨烯/PVDF膜及其制备方法。

技术背景

随着社会的高速发展，环境污染问题日益突出，其中SO₂是大气主要污染物之一，其主要来自于化石燃料的燃烧、硫酸等工业产生的废气。SO₂可形成酸雨，严重破坏生态环境并且对人类的身体健康有着巨大的危害，因此控制烟气中SO₂的排放控制势在必行。

烟气脱硫技术主要有湿法脱硫、半干法脱硫和干法脱硫三大类。其中，湿法脱硫由于其具有高的脱硫效率成为最主要脱硫的方法。但湿法脱硫也存在一些缺点，比如占地面积大、成本高、二次污染、并在脱硫过程中吸收液会发生起泡、雾化等问题。而膜法烟气脱硫作为一种新型的脱硫技术可以有效避免以上问题。膜接触器是用于实现两相接触的膜系统，具有简单易放大，吸收液流速可独立控制，传质效率高，装填密度高等优。为防止在使用过程中膜出现润湿现象导致气体在膜中传质阻力增加，进而影响膜吸收过程，通常采用疏水膜作为气液膜接触器主要用膜，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。其中，聚偏氟乙烯是一种综合性能优良的膜材料，机械强度高，化学稳定性好，耐酸碱。

膜法脱硫过程中使用的不同膜材料以及膜种类(中空纤维膜和平板膜)，由于膜结构以及膜工艺的不同使得SO₂气体的脱硫效率各有不同。同时SO₂气体浓度和流速的不同以及吸收液浓度和流速的不同也会造成脱硫效率的不同。但是，对于一特定的膜材料，气体在膜中的扩散传质是影响膜接触器脱硫效率的主要因素。传统的做法都是通过提高膜的气体渗透性能来提高气体在膜中扩散传递，比如通过在PVDF膜中共混ZSM分子筛使得膜的气通量提高从而提高SO₂的气体渗透速率和脱硫效率。但是，这种传统的被动吸收的方法并没有从根本上改变气体在膜中的传质阻力。因此，如何降低气体在膜中的传质阻力才是提高气体在膜中传质速率的根本。而具有吸附功能的膜能将被动吸收变为主动吸附，可大大降低气体在膜中的传质速阻力。

本发明利用醇胺改性氧化石墨烯和PVDF膜共混制备得到了具有SO₂吸附性能的膜，该膜材料不仅机械性能优异，并且膜中的功能体醇胺改性氧化石墨烯可以在气液膜接触器使用过程中对SO₂产生吸附作用，促进SO₂的传质扩散，使得该膜材料在同等条件下具有优异的脱硫性能。迄今为止，尚未有具有SO₂吸附性能的醇胺改性氧化石墨烯/PVDF共混膜用于气液膜接触器的公开报道。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有SO₂吸附功能并且可用于气-液膜接触器脱硫的膜及其制备方法，该方法能克服传统气-液膜接触器过程气体扩散阻力大的问题。

本发明采用常规浸没沉淀相转化法制备聚偏氟乙烯膜，随后将制备得到的醇胺改性氧化石墨烯与之共混，将共混改性后的聚偏氟乙烯膜在气液膜接触器脱硫实例中进行评价。

具体而言，本发明涉及一种气液膜接触器用醇胺改性氧化石墨烯/聚偏氟乙烯共混膜的制备方法，该方法包括：