[发明专利]一种基于碱性功能性离子液体共混膜的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于碱性功能性离子液体共混膜的制备方法，以聚醚‑聚酰胺嵌段共聚物为膜基质，在膜基质中加入1‑丁基‑3‑甲基咪唑醋酸盐，得到铸膜液，所述铸膜液经流延、干燥，即得基于碱性功能性离子液体共混膜。该方法简单易行，利用碱性功能性离子液体和CO₂间的酸碱作用促进CO₂在离子液体共混膜内的传递与扩散，提高CO₂/CH₄的分离性能，所得共混膜用于分离CO₂/CH₄混合气测试，其CO₂通量为600‑1700barrer，CO₂/CH₄选择性为38‑43。

技术领域

本发明属于气体膜分离技术领域，具体地，涉及一种基于碱性功能性离子液体共混膜的制备方法和应用。

背景技术

随着CO₂温室气体的大量排放，所带来的温室效应已逐渐影响着人们的生活。缓解温室效应，对CO₂进行捕集分离已成为一个全球关注和亟待解决的问题。CO₂膜分离技术相比传统分离技术，具有高效、操作简便、设备简单和低能耗等优点。CO₂分离膜主要包括高分子膜、无机膜、高分子-无机杂化膜。其中，由于高分子膜具有易加工、成本低和高效等优点，已在工业化应用中表现出良好的应用前景，但高分子膜其渗透性和选择性间存在“trade-off”效应。虽然，高分子膜经过不断发展，在CO₂分离方面取得了一定的突破，但其性能仍较难满足大规模应用的需求。

近年来，离子液体作为一类新型材料被广泛应用在分离、合成、催化、电化学等领域。离子液体是室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的具有良好的化学和热稳定性的有机盐。离子液体由于具有结构可设计性、不易挥发、良好的溶解性等独特的物理化学性质，已在CO₂分离领域表现出了较好的应用前景。将离子液体固载化制备膜材料使其既具有离子液体的优点又兼具膜技术的优势，同时克服二者的不足，这类膜材料已成为当前的研究热点，在CO₂分离领域显示出广阔的发展前景。

目前，用于CO₂分离的离子液体膜材料主要有离子液体共混膜、离子液体支撑液膜、聚离子液体膜等。其中，离子液体共混膜，由于静电作用使得离子液体“固定”在高分子中，这种结合方式同时兼具离子液体和高分子材料的优点，在CO₂分离领域表现出潜在的应用前景。研究发现，碱性功能性离子液体对CO₂具有优异的溶解特性，并对CO₂具有较高的选择性。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种基于碱性功能性离子液体共混膜的制备方法，利用碱性功能性离子液体与CO₂间的特异性作用，调节膜内物理化学微环境，提高离子液体共混膜对CO₂分离的渗透性和选择性。

本发明的第二个目的是提供依上述方法得到的共混膜。

本发明的第三个目的是提供依上述方法得到的共混膜的应用。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种基于碱性功能性离子液体共混膜的制备方法，以聚醚-聚酰胺嵌段共聚物为膜基质，在膜基质中加入1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIm]Ac)，得到铸膜液，所述铸膜液经流延、干燥，即得基于碱性功能性离子液体共混膜。

进一步的，所述方法包括如下步骤：

(1)制备聚醚-聚酰胺嵌段共聚物溶液

将聚醚-聚酰胺嵌段共聚物加入醇类溶剂中，加热搅拌，使聚醚-聚酰胺嵌段共聚物完全溶解，得聚醚-聚酰胺嵌段共聚物溶液；

(2)制备基于碱性功能性离子液体共混膜