[发明专利]一种经磷酸处理的Tröger`s Base聚合物气体分离膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种经磷酸处理的Base聚合物气体分离膜，其特征在于：其结构通式如下：

2.一种经磷酸处理的Base聚合物气体分离膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、将含有二胺单体加入含有5倍物质的量的二甲醇缩甲醛的烧瓶中，冰浴下向其中缓慢滴加三氟乙酸溶液，含有二胺单体与三氟乙酸溶液的物质的量之比为1:10～1:25，反应24-96小时，得到透明的base聚合物溶液；

二胺单体为下述单体中的一种或多种：

(2)、将步骤(1)制得的溶液缓慢倒入氨水中，制得丝状聚合物，用甲醇洗涤多次，烘干备用；

(3)、将步骤(2)烘干后的聚合物在常温下溶解于三氯甲烷中，制得聚合物溶液，聚合物的浓度为3-10wt％；将制得的聚合物溶液直接浇铸于洁净的玻璃板上，在常温下缓慢挥发，制得聚合物膜，聚合物膜的厚度为30-80μm；

(4)、将步骤(3)制得的聚合物膜在甲醇中浸泡12h，然后在120℃真空烘箱中烘干12h，制得Base聚合物气体分离膜；

(5)、将步骤(4)制得的Base聚合物气体分离膜浸泡在浓度为1-3％磷酸的甲醇溶液中3-30小时，将膜表面擦拭干净，置入120℃真空烘箱中烘干，制得经磷酸处理的Base聚合物气体分离膜。

3.根据权利要求2所述的一种经磷酸处理的Base聚合物气体分离膜的制备方法，其特征在于：所述Base聚合物气体分离膜带有N-N的桥连结构形成刚性扭曲骨架，其结构通式如下：

式中，n代表聚合度，为正整数，其聚合物所具有重均分子量在20000-100000之间；

式中R为下述结构的一种或多种：

4.根据权利要求3所述的一种经磷酸处理的Base聚合物气体分离膜的制备方法，其特征在于：所述Base是通过芳香二胺单体与二甲醇缩甲醛在三氟乙酸中逐步生长聚合反应得到。

5.如权利要求1所述的一种经磷酸处理的Base聚合物气体分离膜或者如权利要求2所述制备方法制得的经磷酸处理的Base聚合物气体分离膜在气体分离测试中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于包括以下步骤：将经磷酸处理的Base聚合物气体分离膜置于气体分离测试池中，测试其对混合气体或者单一气体的透过性能。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述单一气体为氢气或者二氧化碳，所述混合气体为H₂与CO₂的混合气。

8.根据权利要求5～7任一所述的应用，其特征在于：

(1)、在单一气体分离测试中的应用：将所得分离膜固定在测试池上，采用恒容变压的方法测试其分离性能，监测下游压力，上游压力控制为0.1-1.5MPa，测试温度273K-423K；

(2)、在混合气体分离测试中的应用：采用H₂/CO₂＝1：1气体测试，压力控制为0.1-0.5MPa，下游使用气相色谱检测下游渗透气组分。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：经磷酸处理的Base聚合物气体分离膜在气体分离测试池中的测试条件为：温度为0-150℃，压力为0.1-1.5MPa。