[发明专利]复合分离膜

说明书

本发明公开一种复合分离膜，包括高聚物相，由连续或非连续分散于高聚物相中的微孔材料所组成的分子筛相，以及，固载于分子筛孔道中并部分占据分子筛孔内空间的填充物。该复合分离膜是包含了分子筛‑填充物‑聚合物的三相复合分离膜，填充物位于多孔材料的孔道当中并部分占据多孔材料的孔内空间；分子筛相均匀分布于聚合物相中，三者有机结合，构成三相复合分离膜。在本发明的三相复合膜对不同尺寸的气体分子具有明显的分子筛分效果，并且相比分子筛‑聚合物双相复合膜和纯粹的聚合物膜具有更为优异的渗透性。对于实际分离过程的意义深远。

技术领域

本发明涉及一类含微孔材料的多相高效复合分离膜。

背景技术

由微孔材料和聚合物材料所形成的双相复合膜是近年来最具应用潜力的一类复合分离膜。它同时具备两种材料的分子传输通道和独特的微观膜结构。本领域通常采用渗透性和分离选择性这两个基本参数来衡量复合膜性能。复合膜的性能是由两种材料的性质共同决定，

聚合物材料是依靠链间自由体积所形成的空穴来传输分子实现混合物分离的。因此，聚合物膜的渗透性较低。当多孔分子筛材料掺杂到聚合物当中来制成双相的复合膜时，膜的渗透性会显著提高。然而遗憾的是，由于多孔分子筛材料对于不同气体分子的渗透速率差异并不明显，因此，这种双相复合膜的分离选择性比纯粹的聚合物膜往往没有提高甚至还会出现下降现象。这一点，极大阻碍了复合膜在实际分离领域中的应用。

发明内容:

本发明的目的在于提供一种同时具有优良的渗透性及选择性的复合分离膜。

本发明首先提供复合分离膜，包括：

高聚物相，

由连续或非连续分散于高聚物相中的微孔材料所组成的分子筛相，以及，

固载于分子筛孔道中并部分占据分子筛孔内空间的填充物。

本发明另一方面提供所述复合分离膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)-10～200℃条件下，将微孔材料或用于制备微孔材料的原料、高聚物或用于制备高聚物的原料、填充物均匀分散于溶剂中，利用浸渍法或原位合成法使填充物固载至微孔材料的孔道内，微孔材料同时分散于高聚物相中形成三相复合膜溶液；

其中所述的微孔材料、填充物、高聚物、溶剂的质量比为1:a:b:c，a＝0.001～1000，b＝0.01～10000，c＝0.01～5000；

(2)成膜。

本发明所述及的复合分离膜即以上述制备方法所制备的复合分离膜。

上述本发明的复合分离膜是包含了分子筛‐填充物‐聚合物的三相复合分离膜，填充物位于多孔材料的孔道当中并部分占据多孔材料的孔内空间；分子筛相均匀分布于聚合物相中，三者有机结合，构成三相复合分离膜。在本发明的三相复合膜对不同尺寸的气体分子具有明显的分子筛分效果，并且相比分子筛‐聚合物双相复合膜和纯粹的聚合物膜具有更为优异的渗透性。

基于此，本发明再一方面的目的在于提供上述复合分离膜在气体分离中的应用。鉴于其所具有高的渗透性和分离选择性，本发明的复合分离膜对于实际分离过程的意义深远。

附图说明

本发明附图16幅：

图1是IL@ZIF-8-P84三相复合膜的X-射线衍射图谱。

图2是IL@ZIF-8-P84三相复合膜CO₂/CH₄分离性能。

图3是IL@ZIF-8-P84三相复合膜CO₂/N₂分离性能。

图4是DMF@ZIF-108的X-射线衍射图谱。