一种用于二氧化硫气体分离的分离膜制造技术

技术编号:19809196 阅读:22 留言:0更新日期:2018-12-19 11:02
本发明专利技术涉及一种用于二氧化硫气体分离的分离膜。具体地,本发明专利技术公开了一种用于二氧化硫分离的聚偏氟乙烯‑聚醇嵌段共聚物气体分离膜。聚偏氟乙烯‑聚醇嵌段共聚物气体分离膜中,聚偏氟乙烯嵌段分子量至少1000,所占嵌段共聚物的总量至少50%,聚醇分子量至少100,所占嵌段共聚物的总量至少1%。制备的气体分离膜可用于对含有二氧化硫气体的混合气体的分离。

【技术实现步骤摘要】
一种用于二氧化硫气体分离的分离膜
本专利技术涉及一种用于二氧化硫气体分离的分离膜,具体地,本专利技术公开了一种用于二氧化硫分离的聚偏氟乙烯-聚醇嵌段共聚物气体分离膜。聚偏氟乙烯-聚醇嵌段共聚物气体分离膜中,聚偏氟乙烯嵌段分子量至少4900,所占嵌段共聚物的总量至少50%,聚醇分子量至少100,所占嵌段共聚物的总量至少2%。制备的分离膜可用于对含有二氧化硫气体的混合气体的分离。
技术介绍
气体经高分子膜因透过速度不同被分离,分离性能同气体分子,膜的结构性质及气体分离与膜的相互作用等因素有关。渗透扩散机理是致密气体分离膜的主要分离机理。不同气体在分离膜中的溶解扩散能力不同,进而实现气体分离。对于二氧化硫而言,其属于凝聚性气体,在大多数高分子材料中有较大的溶解度,因此,对于二氧化硫与二氧化碳,氮气,氧气等气体的分离,在膜材料的设计时,尽可能的提高膜对二氧化硫的溶解能力,进而提高分离系数。目前常用的膜材料中,聚偏氟乙烯材料由于具有优良的化学稳定性、热稳定性和耐酸碱等性能特点,将其制备成致密的气体分离膜,在气体分离领域具有广泛的应用空间。然而,单纯通过聚偏氟乙烯材料制备的分离膜,二氧化硫在其溶解度和渗透系数较低,很难实现快速分离。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中存在的技术问题,提供一种用于二氧化硫气体分离的分离膜。通过制备聚偏氟乙烯-聚醇嵌段共聚物,以其为膜材料制备气体分离膜,通过提高二氧化硫的渗透扩散系数,实现二氧化硫气体的快速分离。为了实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:一种用于二氧化硫气体分离的分离膜,其特征在于,(a)具有支撑层和形成于其上的截留功能层的多层结构,且截留功能层和支撑层的界面为连续结构。(b)所述的截留功能层和支撑层都是多孔结构,其中截留功能层的表面膜孔直径为0.1~1纳米,支撑层与截留功能层粘结处的表面膜孔直径为10~1000纳米。截留功能层表面膜孔直径小于支撑层表面膜孔直径。(c)气体分离膜厚度为0.1~1微米;其中截留功能层厚度为0.01~0.5微米,占分离膜厚度的1~50%;支撑层厚度为0.5~0.99微米,占分离膜厚度的50~99%。(d)气体分离膜可为平板膜或中空纤维分离膜。其特征还在于:聚偏氟乙烯嵌段分子量至少4600,所占嵌段共聚物的总量至少50%,聚醇分子量至少400,所占嵌段共聚物的总量至少2%,可用于对含有二氧化硫气体的空气和烟气的分离,对于二氧化硫的渗透系数不低于4000barrer。其中聚醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚丙二醇单甲醚、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)、聚氧丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯醇、葡聚糖和壳聚糖等至少含有一个羟基的亲水性材料。本专利技术的有益效果是:本专利技术提供的一种用于二氧化硫气体分离的分离膜,该分离膜对含有二氧化硫的混合气体具有快速分离的特点。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解和认识,下面结合具体实施方式对本专利技术做出进一步的说明和介绍。实施例1使用相转化法制备聚偏氟乙烯-聚乙二醇气体分离膜,该气体分离膜为平板膜,该平板膜具有支撑层和截留层结构,为连续结构。使用扫描电镜观察发现截留功能层和支撑层都是多孔结构,其中截留层的表面孔径为1纳米,支撑层与截留功能层粘结处的表面膜孔直径为1000纳米,整个平板膜的厚度为0.1微米,其中截留层厚度为0.01微米,支撑层的0.09微米。平板膜中聚偏氟乙烯嵌段分子量为20000,聚乙二醇的分子量为5000,对于二氧化硫的渗透系数为6500barrer。实施例2使用相转化法制备聚偏氟乙烯-聚丙二醇气体分离膜,该气体分离膜为中空纤维分离膜,该中空纤维分离膜具有支撑层和截留层结构,为连续结构。使用扫描电镜观察发现截留功能层和支撑层都是多孔结构,其中截留层的表面孔径为0.1纳米,支撑层与截留功能层粘结处的表面膜孔直径为10纳米,中空纤维分离膜的厚度为1微米,其中截留层厚度为0.01微米,支撑层的0.99微米。中空纤维分离膜中聚偏氟乙烯嵌段分子量为4600,聚乙二醇的分子量为400,对于二氧化硫的渗透系数为4000barrer。实施例3使用相转化法制备聚偏氟乙烯-聚醇气体分离膜,该气体分离膜为平板膜,该平板膜具有支撑层和截留层结构,为连续结构。该平板膜中聚醇的种类及膜性能参数如表1所示。需要说明的是上述实施例仅是本专利技术的较佳实施例,并没有用来限定本专利技术的保护范围,在上述技术方案的基础上所做出的等同替换或者替代,均属于本专利技术的保护范围,本专利技术的保护范围以权利要求书为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于二氧化硫气体分离的分离膜,其特征在于,(a)具有支撑层和形成于其上的截留功能层的多层结构,且截留功能层和支撑层的界面为连续结构;(b) 所述的截留功能层和支撑层都是多孔结构,其中截留功能层的表面膜孔直径为0.1~1纳米,支撑层与截留功能层粘结处的表面膜孔直径为10~1000纳米;截留功能层表面膜孔直径小于支撑层表面膜孔直径;(c) 气体分离膜厚度为0.1~1微米;其中截留功能层厚度为0.01 ~ 0.5微米,占分离膜厚度的1~50%;支撑层厚度为0.5~0.99微米,占分离膜厚度的50~99%;(d) 气体分离膜可为平板膜或中空纤维分离膜。

【技术特征摘要】
1.一种用于二氧化硫气体分离的分离膜,其特征在于,(a)具有支撑层和形成于其上的截留功能层的多层结构,且截留功能层和支撑层的界面为连续结构;(b)所述的截留功能层和支撑层都是多孔结构,其中截留功能层的表面膜孔直径为0.1~1纳米,支撑层与截留功能层粘结处的表面膜孔直径为10~1000纳米;截留功能层表面膜孔直径小于支撑层表面膜孔直径;(c)气体分离膜厚度为0.1~1微米;其中截留功能层厚度为0.01~0.5微米,占分离膜厚度的1~50%;支撑层厚度为0.5~0.99微米,占分离膜厚度的50~99%;(d)气体分离膜可为平板膜或中空纤维分离膜。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员:王宁潘大为
申请(专利权)人:中国科学院烟台海岸带研究所
类型:发明
国别省市:山东,37

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