一种分离膜及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种分离膜及其制备方法和用途。所述分离膜包括依次层叠的支撑层和分离层；所述分离层包括油相反应物和水相反应物形成的界面聚合物；所述油相反应物包括含酰卤官能团的化合物；所述水相反应物包括胺类化合物和银盐的配合物。所述分离膜的制备方法包括：将所述油相反应物和水相反应物在支撑层表面进行界面聚合反应，得到所述分离膜。本发明专利技术提供的分离膜通过将银盐与胺类化合物形成配合物，然后通过油相反应物和水相反应物形成界面聚合物从而将银离子引入到分离膜中，提高了银离子的稳定性，能够高效促进气体分离，且制备方法简单，适合工业生产。适合工业生产。适合工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种分离膜及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种分离膜及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]乙烯、丙烯是石化工业重要的基础原料，它们的产能是衡量一个国家石化工业发展水平的重要标志，所以烯烃/烷烃分离在化学工业中一直占据着非常重要的地位，被认为是改变世界的七大化工分离之一。由于同碳数的烯烃和烷烃具有相近的沸点和溶解性能，在大规模的短链烯烃烷烃分离中，深冷分离(低温精馏)是最有效的方法。然而，传统深冷精馏技术能耗高、工艺流程复杂。据估算，丙烯/丙烷和乙烯/乙烷的分离需要的能耗占了全球能源总消耗的0.3％。所以，积极探索能耗低的分离方法在烯烃/烷烃分离领域势在必行。
[0003]膜分离法是利用气体各组分在膜中渗透速率的差异来进行分离的，它具有能耗低、操作方便，过程简单易放大与自控、高效率、低成本、设备集约化程度高等优点。因此，受到人们的广泛关注。迄今为止，虽然烯烃/烷烃的膜分离技术已得到广泛研究，但由于同碳烯烃/烷烃的物理性质极其相似，很难获得较高的分离性能。幸运的是，烯烃和烷烃在化学性质上有明显的不同。由于烯烃具有双键，它可以可逆地与过渡金属离子(如Ag
+
和Cu
+
)络合。因此，促进传递膜成为近年来的研究热点，它可以同时获得高选择性和高渗透性。但是，促进传递膜中的载体银离子在空气、光和还原气氛中不稳定、易失活，最终导致分离性能下降。
[0004]CN105771698A公开了一种用于分离烯烃烷烃的稳定促进传递膜及其制备方法，所述制备方法通过将四氰基乙烯引入到含有银纳米粒子有机/无机复合膜中，利用氰基的强亲电取代功能提高Ag
+
的活性。但是，所述传递膜的稳定性也只持续了一周，使用寿命短。
[0005]CN101693167A公开了一种新型负载过渡金属复合膜，所述复合膜包括依次复合的支撑层、分离层和过渡金属渗入层；通过分离层中含醚氧键或羰基氧与过渡金属离子载体配合，提高了烯烃/烷烃的分离效果。但是，所述复合膜中银离子稳定性差。类似的银离子稳定性问题也出现在其他公开的烯烃/烷烃分离膜中，如CN107835797A和US005670051公开的分离膜中。
[0006]因此，开发一种金属离子载体稳定性好、分离效果优异、制备工艺简单的分离膜，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种分离膜及其制备方法和用途。所述分离膜通过油相反应物和水相反应物形成界面聚合物从而将银离子引入到分离膜中，提高了银离子的稳定性，能够高效促进气体分离，且制备方法简单，适合工业生产。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种分离膜，所述分离膜包括依次层叠的支撑层和分离层；所述分离层包括油相反应物和水相反应物形成的界面聚合物；所述油相反应物包括含酰卤
官能团的化合物；所述水相反应物包括胺类化合物和银盐的配合物。
[0010]本专利技术中，通过胺类化合物和银盐形成配合物，然后经油相反应物和水相反应物形成界面聚合物，将银离子引入到分离膜中，不仅能够通过络合作用提高银离子的稳定性，并且还可以使银离子分布在分离层中，而不仅仅只是分布在表面，使得所述分离膜的分离性能提高。
[0011]本专利技术中，所述界面聚合物指油相反应物和水相反应物接触，二者在界面处进行缩聚反应得到的聚合物。
[0012]本专利技术中，所述含酰卤官能团的化合物包括直接购买的含酰卤官能团的化合物，也包括通过羧酸和卤代化合物反应得到的含酰卤官能团的化合物。
[0013]优选地，所述支撑层包括依次层叠的聚二甲基硅氧烷涂层、聚合物多孔层和无纺布层。
[0014]优选地，所述聚合物多孔层为聚砜多孔层、聚醚砜多孔层、聚醚酰亚胺多孔层或聚四氟乙烯多孔层中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]优选地，所述支撑层的厚度为100～300μm，例如可以为100μm、150μm、200μm、250μm、300μm等。
[0016]本专利技术中，所述聚二甲基硅氧烷涂层为无孔层，厚度为100～160nm，例如可以为100nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm等。
[0017]优选地，所述聚合物多孔层的厚度为80～100μm，例如可以为85μm、90μm、95μm、100μm等。
[0018]优选地，所述无纺布层的厚度为100～150μm，例如可以为100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm等。
[0019]优选地，所述分离层的厚度为50nm～5μm，例如可以为100nm、200nm、500nm、1μm、2μm、3μm、4μm等，进一步优选为0.5～3μm。
[0020]优选地，所述含酰卤官能团的化合物包括含酰卤官能团的芳香族有机物、含酰卤官能团的脂肪族有机物或含酰卤官能团的脂环族有机物中的任意一种或至少两种的组合。
[0021]优选地，所述含酰卤官能团的化合物包括邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯、联苯三酰氯、5
‑
氧甲酰氯
‑
异酞酰氯或5
‑
异氰酸酯
‑
异酞酰氯中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]优选地，所述界面聚合物中油相反应物与胺类化合物的质量比为1:(1.25～200)，例如可以为1:1.5、1:5、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:30、1:40、1:60、1:80、1:100、1:140、1:180等，进一步优选为1:(16～38)。
[0023]优选地，所述水相反应物中胺类化合物与银盐的摩尔比为1:(0.001～10)，例如可以为1:0.1、1:0.3、1:0.5、1:0.7、1:0.9、1:1.1、1:1.3、1:1.5、1:1.7、1:1.9、1:2.5、1:4、1:6、1:8等，进一步优选为1:(0.3～1.5)。
[0024]优选地，所述胺类化合物包括胺类单体和/或胺类聚合物。
[0025]优选地，所述胺类单体包括间苯二胺、丙二胺或三亚乙基四胺中的任意一种或至少两种的组合。
[0026]优选地，所述胺类聚合物包括聚醚胺和/或聚乙烯亚胺。
[0027]优选地，所述银盐包括硝酸银、四氟硼酸银、三氟乙酸银、三氟甲基磺酸银中的任
意一种或至少两种的组合。
[0028]第二方面，本专利技术提供一种根据第一方面所述的分离膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0029]将所述油相反应物和水相反应物在支撑层表面进行界面聚合反应，得到所述分离膜。
[0030]优选地，所述界面聚合反应前还包括采用油相溶剂对支撑层进行冲洗的步骤。
[0031]优选地，所述油相溶剂包括石油醚、正己烷、环己烷或对二甲苯中的任意一种或至少两种的组合。
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分离膜，其特征在于，所述分离膜包括依次层叠的支撑层和分离层；所述分离层包括油相反应物和水相反应物形成的界面聚合物；所述油相反应物包括含酰卤官能团的化合物；所述水相反应物包括胺类化合物和银盐的配合物。2.根据权利要求1所述的分离膜，其特征在于，所述支撑层包括依次层叠的聚二甲基硅氧烷涂层、聚合物多孔层和无纺布层；优选地，所述聚合物多孔层为聚砜多孔层、聚醚砜多孔层、聚醚酰亚胺多孔层或聚四氟乙烯多孔层中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述支撑层的厚度为100～300μm。3.根据权利要求1或2所述的分离膜，其特征在于，所述分离层的厚度为50nm～5μm，进一步优选为0.5～3μm；优选地，所述含酰卤官能团的化合物包括含酰卤官能团的芳香族有机物、含酰卤官能团的脂肪族有机物或含酰卤官能团的脂环族有机物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述含酰卤官能团的化合物包括邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯、联苯三酰氯、5
‑
氧甲酰氯
‑
异酞酰氯或5
‑
异氰酸酯
‑
异酞酰氯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述界面聚合物中油相反应物与胺类化合物的质量比为1:(1.25～200)，进一步优选为1:(16～38)。4.根据权利要求1～3任一项所述的分离膜，其特征在于，所述水相反应物中胺类化合物与银盐的摩尔比为1:(0.001～10)，进一步优选为1:(0.3～1.5)；优选地，所述胺类化合物包括胺类单体和/或胺类聚合物；优选地，所述胺类单体包括间苯二胺、丙二胺或三亚乙基四胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述胺类聚合物包括聚醚胺和/或聚乙烯亚胺；优选地，所述银盐包括硝酸银、四氟硼酸银、三氟乙酸银、三氟甲基磺酸银中的任意一种或至少两种的组合。5.一种根据权利要求1～4任一项所述的分离膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将所述油相反应物和水相反应物在支撑层表面进行界面聚合反应，得到所述分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：望克英，冯世超，万印华，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：