[发明专利]一种分离CH4/CO2的改性二氧化硅膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体分离膜，特别是涉及一种分离CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜。

背景技术

天然气是烃和多种杂质气体的混合物，主要成分是CH₄，通常都含有一定量的CO₂，这不仅降低了天然气的热值，影响了产品质量，而且可溶于天然气加工过程所产生的凝结水中形成酸液，严重腐蚀设备、管路和储存容器，因此，必须脱除CO₂来提高输送能力和净化天然气。传统方法难脱净CO₂，微孔SiO₂无机膜具有良好的气体分离性能，但因其强亲水性，需要提高SiO₂膜的疏水性和水热稳定性，关于此疏水性SiO₂气体分离膜的研究较少。

膜分离法用于天然气脱二氧化碳具有以下优点：在操作过程中，产品损失小；投资与操作费用不高；膜分离系统在处理条件和处理量发生变化时一直表现出灵活性；在处理天然气过程中，膜分离装置可以满足产品规格的要求；膜分离装置停车时间短。目前SiO₂无机气体分离膜的研究重点在于如何控制孔径，对其表面特性的重视还不够，普通SiO₂膜孔表面羟基是活性物理吸附中心，对水有很强的亲和性能，极易吸附环境中的水汽继续发生缩合反应导致膜孔结构的崩溃，从而影响气体的分离效果，限制了其在水蒸汽环境中的应用，成为工业应用的瓶颈。因为这个原因，膜研究工作者在努力提高二氧化硅膜渗透率和分离系数的同时也想方设法提高二氧化硅膜抵抗水汽的性能，尽量消除或减少孔表面的羟基团是提高无机膜疏水性和水热稳定性的重要思路之一。

发明内容

本发明的目的在于提出一种分离CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜，通过溶胶-凝胶法制备疏水性SiO₂膜，疏水基团均为互不相同的有机长链，反应温度低、条件容易控制、不具有挥发性和毒性，工业价格便宜，在应用上具有优势。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种分离CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜，为用于脱去天然气中的酸性气体二氧化碳的无机二氧化硅膜，掺杂硅烷偶联剂，通过溶胶-凝胶法制备改性的疏水性SiO₂膜；在30KPa下，涂膜5次CH₄相对于CO₂气体渗透、分离。

所述的一种分离CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜，该膜与水的接触角98°。

所述的一种分离CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜，修饰前后的孔径范围在0.5nm-1.8nm之间，改性前后平均粒径范围为20nm-430nm。.

所述的一种分离CH₄/CO₂的改性二氧化硅膜，α-Al₂O₃支撑体SiO₂膜的表面无相分离，表层完整。

本发明的优点与效果是：

本发明选用的三种硅烷偶联剂中既含有可水解的酯基，又含有不水解的有机水基团，且含有的疏水基团均为互不相同的有机长链，反应温度低、条件容易控制、不具有挥发性和毒性，工业价格便宜，在应用上具有优势，因此被广泛用来制备有机-无机复合材料。

具体实施方式