[发明专利]用于CO2

说明书

本发明旨在通过引入具有高CO₂吸附与吸收性能的氨基酸离子液体，进而制备高性能的CO₂分离膜。具体采用氨基酸离子液体为基础，通过微乳体系界面聚合，制备AAILs@聚合物(核‑壳)复合纳米微球，再复合纳米微球与传统CO₂分离膜材料相结合，通过相转化法以及涂覆法制备具有CO₂高速渗透与高分离通道的聚合物/(AAILs@聚合物(核‑壳)复合纳米微球)杂化非对膜与复合膜。

技术领域

本发明涉及微乳聚合以及杂化膜制备技术，具体地说是首先通过微乳聚合法制备包覆氨基酸离子液体的聚合物纳米微球，然后将纳米微球引入聚合膜中制备聚合物/(氨基酸离子液体@聚合物(核-壳)复合纳米微球)杂化膜。

背景技术

在化工、能源和环境等相关领域，分离捕集CO₂是一项环保性与经济性的重要化工过程。膜分离技术具有能耗低、效率高、占地少及操作方便等优点，是脱除CO₂的理想技术之一。

氨基酸离子液体(Amino Acid Ionic Liquids，AAILs)具有优异的CO₂吸收与吸附能力，众多研究者开始将AAILs应用于CO₂分离捕集领域。与此同时，AAILs在膜技术分离CO₂领域也有所发展，但其只能在很低压力下测试与运行，不耐高压的缺陷严重阻碍其后续发展。

为解决这一问题，本专利研制包覆AAILs的聚合物复合纳米微球(即AAILs@聚合物(核 -壳)复合纳米微球)：(1)微球核心的功能化AAILs可提供高速CO₂渗透与分离通道；(2)微球包覆的方式可克服AAILs在较高压力下易流失的缺陷，且聚合物球壳可有效避免有机/无机杂化相界面的问题；(3)纳米尺寸的微球可更好的添加到复合膜的分离皮层中，更易于制备杂化复合膜。

发明内容

本发明的目的在于制备用于CO₂分离的包覆氨基酸离子液体纳米微球/聚合物杂化膜

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

以氨基酸离子液体为基础，通过微乳体系界面聚合，制备AAILs@聚合物(核-壳)复合纳米微球，再结合传统CO₂分离膜材料，制备具有CO₂高速渗透与高分离通道的聚合物/(AAILs@聚合物(核-壳)复合纳米微球)杂化膜。

具体地说，本发明的制备方法其步骤如下：

1.制备合物/(AAILs@聚合物(核-壳)复合纳米微球)杂化膜，其步骤如下：

a微乳体系反应液配制：首先将制备微球所需单体与交联剂分别溶解于AAILs和有机溶剂中，然后取一定量溶解有单体的AAILs、溶解有交联剂的有机溶剂以及乳化剂按照一定比列混合调配有机溶剂包覆AAILs的微乳液体系，超声30min使其完全成为澄清溶液，静置48h，待交联剂与单体的聚合完全反应最终形成包覆AAILs的聚合物纳米微球，出现纳米尺寸微球的白色沉淀物悬浮在溶液中，大量有机溶剂冲洗，过滤，得到的白色复合微球在60℃真空干燥72h，成品存放在干燥器中常温下保存。

b杂化非对称膜制备：将一定量的复合纳米微球、商业化聚合物、有机溶剂以及制孔剂配置一定比例的将均相体系溶液，静置24h脱泡待用，通过小型刮膜机在无纺布上进行刮制，通过凝胶水浴，通过相转化法制备出杂化非对称膜，水中放置48h彻底完成溶剂置换，取出在100℃真空干燥24h待用。