聚醚共聚酰胺复合气体分离膜的制备与分离性能.pdfVIP

第 3O卷 第 3期 膜 科 学 与 技 术 VoI_3O No．3 2010年 6月 MEMBRANESCIENCE AND TECHN0L0GY Jun．2010 聚醚共聚酰胺复合气体分离膜的制备与分离性能 刘 迪 ，任吉中 ，邓麦村 (．中国科学院 大连化学物理研究所 ，膜技术国家工程研究中心，大连 116023) 摘 要：以湿涂方式，采用浸渍涂层方法，通过溶剂蒸发制得聚醚共聚酰胺 PEBA2533平板复 合气体分离膜 ，探讨 了在复合膜制备过程 中，涂层液溶剂的选择、底膜、涂层浓度、涂层温度 以 及固化干燥时间等因素对C02／N 体系渗透分离性能的影响．正丙醇和水的互溶性导致了大 量表面缺陷的形成，使得 以正丙醇为溶剂制得的复合气体分离膜对 CO2／N：体系没有选择性． 以正丁醇做溶剂，涂层质量分数大于5％时，形成具有致密分离层的复合气体分离膜，C02／N2 分离系数达到本征分离性能．涂层温度的升高促使复合膜表面缺陷的增加，导致 C0 ／N 的分 离系数减小． 关键词：聚醚共聚酰胺 (PEBA)；复合气体分离膜 ；COz分离 中图分类号：TQO28．8 文献标识码：A 文章编号：1007—8924(2010)03—0044—06 随着工业发展，煤、石油和天然气等化石燃料大 伸法 (PEBA2533、4033、4011)制得 了 PEBA均质 量使用所产生 的 CO 约 占 CO 排放 总量 的 膜，具有较好的选择性和渗透性．在 35℃，1MPa 70％[．据报道 ，到 2030年，全球 CO2排放量将达 下，PEBA2533测得 CO2渗透系数为 220Barrer， 到400亿 t．因此，要控制温室效应，就必须控制燃 CO。／N2分离系数达 23．Kim等_4]做了PEBA的溶 料气中CO 的排放．相对于传统的分离方法，膜分 解实验，表明PEBA可溶于三氯乙烷、甲酸和硫酸 离是 目前分离C0。的有效途径，寻找可分离CO 的 以及体积比3：1的1一丙醇、1一丁醇混合溶剂．刘 新型膜材料是现在的一个研究热点．聚醚共聚酰胺 丽等[5]用水面铺展的方法制得无缺陷的PEBA2533 (PEBA)作为一种橡胶态高分子共聚物膜材料，在 超薄膜 ，该膜厚度仅为 0．7 m．将它碾压在聚砜底 COz分离方面显示出广阔的应用前景，其结构式 膜上做成复合膜，性能 良好．刘丽等[6]也曾用浸渍涂 如下 ： 层的方法制备 了PEBA／PSf中空纤维复合膜． Sridhar等[7]用交联的方法对PEBA进行了改性，改 O 性后的 PEBA1657渗透性变为原来 的 1／5，CO。／ H ( c—PA— C_一0一PE_一0 H L _l 一 CH 选择性提高为原来的两倍． O 作为一种新型的膜材料，目前的工作多集 中于 PA代表聚酰胺硬链段，如尼龙一6(PA6)、尼 PEBA均质膜研究．为了便于工业化应用 ，制备带有 龙一12(PA12)等．PE代表聚醚软链段，如聚环氧乙 超薄选择性皮层的PEBA复合膜是十分必要的．通 烷 (PEO)、聚环氧丁烷 (PTMEO)等．硬的尼龙链段 过对复合膜底膜和选择层进行优化组合，可进一步 提供足够的机械强度，软的聚醚链段提供较大的自 提高膜的分离性能．基于PEBA2533有良好的溶解 由体积，是实现气体分离的理想材料．