【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于膜制備與應用，公開了一種用于提升炭分子篩膜氣體分離性能的改性方法。
技術介紹
1、氫氣作為未來能源重要的組成之一，其來源具有多樣性。主流的氫氣制備過程通常伴隨多種雜質產生，如h2o、co2、co、n2和烴類等氣體，會對后續氫氣使用產生較大影響。因此，將h2從其他雜質氣體中高效分離成為高純度h2制備的關鍵。
2、膜分離技術具備能效高、成本低、空間占用小和維護簡單等一系列優點，具有極高的h2提純潛力。對聚合物膜進行特定升溫程序熱解可以產生炭分子篩膜，炭分子篩膜具備吸附/擴散機制，從而表現出對特定氣體對的選擇性分離。炭分子篩膜的吸附擴散性能很大程度上取決于其表面特性。蒸汽活化、氨氣活化以及氟氣處理等手段已經被應用于炭分子篩膜，并且已經被證明能夠提升炭分子篩膜特定的氣體分離性能。例如，對已有的炭分子篩膜采用氟氣/氮氣吹掃的后表面處理方式，可以顯著提高其he/h2分離性能(qi?wu,lu?liu,yang?jiao,zhenyuan?li,ju?bai,prof.xiaohua?ma,prof.shuangjiang?luo,prof.suojiang?zhang，precisehelium?sieving?from?hydrogen?using?fluorine-decorated?carbon?hollow?fiber?membranes，angew.chem.int.ed,2024,63(33),e202400688)蒸汽活化后處理同樣能改變炭分子篩膜的氣體滲透性能(hui-chun?lee，majid?
技術實現思路
1、針對現有炭分子篩膜的氫氣分離性能不足，本專利技術提供了一種用于提升的炭分子篩膜氣體分離性能的改性方法。
2、本專利技術的技術方案：
3、一種用于提升炭分子篩膜氣體分離性能的改性方法，通過浸漬法將含氧官能團引入到制備完成的炭分子篩膜中，得到具有高氫氣/甲烷、氫氣/氮氣以及氫氣/二氧化碳分離性能的炭分子篩膜，從而進一步提升炭分子篩膜的小分子氣體如氫氣的篩分能力；
4、具體包括以下步驟：
5、(1)聚合物前驅體膜的制備：將聚合物a溶于溶劑b中形成鑄膜液，鑄膜液經過充分攪拌后，將其倒入表面皿中，一定溫度下溶劑完全揮發后，放入真空條件下進一步烘干溶劑得到聚合物前驅體膜；
6、(2)炭分子篩膜的制備：將聚合物前驅體膜在惰性氣體n2氛圍下、管式爐中加熱至550℃并保持2h，自然降溫至室溫后得到炭分子篩膜；
7、(3)炭分子篩膜后處理：將炭分子篩膜放入溶液d中，恒定攪拌，浸泡一定時間，取出炭分子篩膜后放入真空條件下烘干。
8、進一步，聚合物a為特羅格堿基聚合物(base)、6fda-dam聚合物、6fda-dam-daba、matrimid、p84聚合物中的一種；溶劑b為氯仿、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺中的一種；溶液d為次氯酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、高錳酸鉀中的一種或兩種以上混合。
9、進一步，步驟(1)中，鑄膜液的質量分數為2％-20％；充分攪拌的時間為12-24h；溶劑揮發溫度為25-80℃。
10、進一步，步驟(3)中，溶液d的濃度為50-800ppm；攪拌的速率為100-1000r/min；浸泡時間為12-48h。
11、與現有技術相比。本專利技術的優點在于：通過簡單的后處理溶液浸漬步驟，在炭分子篩膜引入氧化官能團以調整膜孔徑，極大提升炭分子篩膜的氫氣篩分性能。
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1.一種用于提升炭分子篩膜氣體分離性能的改性方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述的聚合物A為特羅格堿基聚合物、
3.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述的溶劑B為氯仿、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一種。
4.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述的溶液D為次氯酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、高錳酸鉀中的一種或兩種以上混合。
5.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，步驟(1)中，鑄膜液的質量分數為2％-20％。
6.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，步驟(1)中，充分攪拌的時間為12-24h。
7.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，步驟(1)中，溶劑揮發溫度為25-80℃。
8.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，步驟(3)中，溶液D的濃度為50-800ppm。
9.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，步驟(3)中，攪拌的速率為100-1000r/min。
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...【技術特征摘要】
1.一種用于提升炭分子篩膜氣體分離性能的改性方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述的聚合物a為特羅格堿基聚合物、
3.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述的溶劑b為氯仿、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺中的一種。
4.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述的溶液d為次氯酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、高錳酸鉀中的一種或兩種以上混合。
5.根據權利要求1所述的改性方法，其特征在于，步驟(1)中，鑄膜液的質量分數為2％...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬滄海，高澤遠，賀高紅，孫永超，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：
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