[发明专利]用于分离二氧化碳的复合膜

说明书

技术领域

本发明的领域涉及复合膜，且更具体而言，涉及用于分离二氧化 碳的膜。

背景技术

基于化石燃料的电厂会排放二氧化碳，而二氧化碳是温室气体。 废气中包含多达约15％体积比的二氧化碳，为减少温室气体的排放 量，需要从其他气体成分中分离出二氧化碳。其他气体成分可包括氮 气、氧气及水蒸气。

当前所采用的二氧化碳捕获方法涉及到在胺溶液中进行化学吸 收。当气体成分汩汩地流过胺溶液时，碱性的胺溶液将仅吸收酸性的 二氧化碳。此后，再通过热工艺释放出所吸收的二氧化碳。而此种工 艺对环境不友好、成本高昂且需要占用较大的面积。

传统上，一直使用聚合物膜进行气体分离。薄的聚合物膜会在低 的压力下形成高的气体通量。然而，聚合物膜的强度却限制了可使用 的气体压力，且因而限制了通过膜的通量。此外，聚合物膜也不能承 受电厂废气的严酷环境及高温。

EP公告第0254556号公开了一种用于从碳氢化合物气体中分离 酸性气体的由硅氧烷低聚物或共聚物形成的半透膜。此种膜可形成于 微孔聚合物支架上。作为一种材料，硅氧烷的优点是对气体分子具有 高的渗透率并具有良好的选择性。然而，硅氧烷的机械特性太差而无 法提供结构稳定性。

因此，需要一种用于在高温及严酷环境中以高的通量从混合气体 中分离二氧化碳的高稳定性膜。

发明内容

在一实施例中，提供一种用于从包含二氧化碳的气体混合物中分 离二氧化碳的膜，其中所述膜包括膨体聚四氟乙烯及聚硅氧烷，且还 包括两个支撑层以及一活性层。

在另一实施例中，提供一种从包含二氧化碳的气体混合物中分离 二氧化碳的方法，其中所述方法包括：经过包含膨体聚四氟乙烯及聚 硅氧烷的膜馈送气体混合物，其中，所述膜还包括两个支撑层以及一 活性层。

在又一实施例中，提供一种用于从包括二氧化碳的气体混合物 中分离二氧化碳的膜，其中所述膜包括两个支撑层及一活性层，所述 两个支撑层分别包含膨体聚四氟乙烯且所述活性层包含聚硅氧烷，其 中所述活性层夹于所述两个支撑层之间。

各实施例提供一种用于在严酷环境及高温下(例如电厂废气)以高 的通量从混合气体中分离二氧化碳的高稳定性膜。所述膜具有高的强 度、良好的选择性以及高的抗撕裂强度。

附图说明

图1为示例性实施例，其绘示复合膜结构；

图2为容纳有膜的测试压力单元；以及

图3为显示数种膜的选择性及渗透率的曲线图。

具体实施方式

除非上下文明确规定外，单数形式“一”及“该”也包括复数对象。 叙述同一特性的所有范围的端点均是可独立组合的且包括所述端点。 所有参考文献均以引用方式并入本文中。

与数量结合使用的修饰语“大约”包括所述值，并具有由上下文所 规定的含义(例如，包括与特定量的测量值相关联的容差范围)。

“可选的或可选地”意指随后所述的事件或情形既可发生、也可不 发生，或者随后所指出的材料既可存在、也可不存在，且此说明包括 发生所述事件或情形或者存在所述材料的实例、以及不发生所述事件 或情形或者不存在所述材料的实例。

在一实施例中，提供一种用于从包含二氧化碳的气体混合物中分 离二氧化碳的膜，其中所述膜包括膨体聚四氟乙烯(expanded  polytetrafluorethylene)及聚硅氧烷(polysiloxane)。

气体混合物可为燃煤电厂的废气。在一实施例中，气体混合物可 包括二氧化碳及氮气。在另一实施例中，气体混合物可包括二氧化碳 及氧气。在另一实施例中，气体混合物可包括二氧化碳、氮气及氧气。 在一实施例中，气体混合物包括约3％至约15％体积比的二氧化碳、 约70％至约90％体积比的氮气以及约1％到约15％体积比的氧气。 混合物也可含其他气体，例如水蒸气、氩气或二氧化硫。

膨体聚四氟乙烯是一种膨胀形式的聚四氟乙烯，与聚四氟乙烯相 比，其具有明显更多的孔且强度更高。膨体聚四氟乙烯是通过在35℃ 与327℃之间以超过约10％/秒的速率沿一或多个方向拉伸聚四氟乙 烯进行制备。用于制作膨体聚四氟乙烯的方法阐述于美国专利第 3,953,566号中，该美国专利以引用方式并入本文中。膨体聚四氟乙烯 膜可从市面上购得。