[发明专利]膜及其生产方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及膜及其生产方法和用途。这种膜特别适用于实施气体分离。

背景技术

为了纯化气体混合物，例如天然气和废气(烟道气，flue gas)，从主流中分离出非所需的组分，在某些情况下能够基于组分相对尺寸(筛目)实现。有时能够通过利用待分离组分的性能实现较好的结果。例如美国专利4,963,165描述了采用由没有产生交联的聚酰胺-聚醚嵌段共聚物制成的膜从非极性组分分离极性组分。聚环氧乙烷(聚氧化乙烯，PEO)基的膜已经描述为适合从氢气和甲烷中分离CO₂(Lin et ah，Macromolecules，Vol.38，no.20，2005，8381-8407，9679-9687；Journal of Membrane Science 276(2006)145-161；Macromolecules 39(2006)3568-3580；Advanced Materials 18(2006)39-44)。日本专利JP8024602A和JP8024603A描述的气体分离膜，其含有聚烷撑二醇二(甲基)丙烯酸酯。文献Hirayama et al，Journal ofMembrane Science，160，(1999)，87-99描述的聚合物膜由聚乙二醇单-和二-甲基丙烯酸酯制成，并描述了其在气体分离的应用。日本专利JP7060079描述了用等离子体处理的膜，具有亲水表面，含有优选具有2～30个重复单元的氧乙烯基。美国专利US-A-5069926描述的多孔超滤膜，适用于分离油和水，采用了等离子体-或臭氧处理的聚二丙烯酸乙二酯进行表面改性。WO-A-2005/097304描述的膜叠层(堆叠，stack)含有大孔硅胶填充的膜，其中聚二丙烯酸乙二酯用作交联剂，这种膜用于液体分离。

仍存需要对于所需气体具有高渗透性和选择性且强韧柔软的膜。理想地，这种膜能够高速有效地生产而无需高昂的安全保证措施。本发明就是针对这些目标的，至少部分如此。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种制备膜的方法，这种方法包括以下步骤：(i)提供一种含有可聚合化合物的组合物，该组合物具有至少25个氧乙烯基和至少两个未取代乙烯基基团；(ii)将所述组合物施加到支撑物上从而在所述支撑物上形成连续层；(iii)聚合所述组合物从而形成非多孔聚合物膜。

为了方便起见，具有至少25个氧乙烯基和至少两个未取代乙烯基基团的可聚合化合物在本说明书的描述和权利要求中经常简写为“可聚合化合物”。

在第二方面，本发明提供了一种通过本发明第一方面的方法获得的或可获得的膜。

具体实施方式

通过本发明的方法可获得的膜通过除去极性气体(例如CO₂和/或H₂S)而尤其适用于纯化天然气。而且对于纯化烟道气来说，本发明的膜也适合。烟道气典型地是经由烟道排到大气中的气体，这些烟道是一些管道或通道，用于从例如壁炉、窑、熔炉、锅炉、内燃机或蒸汽产生器将废气运出。具体而言，这是在电厂产生的燃烧废气。其组成取决于其燃烧的材料，但是通常将会主要包含源于助燃空气的氮气(典型地超过三分之二)、二氧化碳(CO₂)和水蒸汽以及过量的氧气(也源于助燃空气)。其进一步含有占少量百分比的污染物如颗粒物质、一氧化碳、氮氧化物和硫氧化物。近来，出于对环境的考虑例如缓解全球变暖，CO₂的捕获与分离变得高度所需。因此，这就需要一种膜，既要有合理的成本又具有高度可渗透性和高选择性。优选这种膜是气体可渗透膜，尤其是对于极性气体(例如CO₂、H₂S、NH₃、SO_x、氮氧化物)具有高度可渗透性且对于这些极性气体具有超过非极性气体的高度选择性的气体渗透膜。这些气体含有蒸气，例如水蒸汽。在一个实施方式中，这种膜对液体例如水和含水溶液是不可渗透的。

本发明的这种膜能够用于一定的应用范围。这种膜不仅能够用于气体/蒸气分离，而且能够用于分离较大的分子，正如反渗透和纳米过滤领域中的情况。