一种用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜及其制备方法

本发明属于膜分离，更具体地说，涉及一种用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜及其制备方法。

背景技术：

1、在石油化工与化工生产领域，芳烃与烷烃混合物的分离是重要的分离过程。例如，在乙烯裂解工艺中，石脑油作为主要原料，包含烷烃、环烷烃及芳烃等多种组分，其中的芳烃不参与烯烃生成反应，且易在裂解过程中引发结焦，降低传热效率，因此预先降低石脑油中的芳烃含量对维持裂解装置的长周期高效运行十分必要。

2、燃油中含有的苯等芳烃在储存、使用过程中会因挥发进入大气，不仅造成资源损失，也对环境和人体健康形成潜在风险。此外，许多基础化工产品须从芳烃与烷烃的混合物中经过分离纯化获得，方能满足后续加工的质量指标要求。

3、目前，芳烃/烷烃的分离主要依赖萃取精馏、液液萃取和吸附等方法，这些方法普遍存在能耗高、操作流程复杂或分离剂回收困难等问题。渗透汽化膜分离技术因具有能耗低、过程简单、分离效率高等特点，在芳烃/烷烃分离方面展现出良好前景。

4、然而，目前已报道的用于芳烃/烷烃分离的渗透汽化膜往往难以同时获得高渗透通量与高选择性，且部分膜材料在长期接触芳烃组分时溶胀严重，导致分离性能衰减，限制了该技术的工业应用。因此，开发兼具高分离性能与良好运行稳定性的渗透汽化膜及其制备方法，仍是该领域亟待解决的课题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法，通过在铸膜液中引入agno3、hkust-1或zif-8，有效调控膜的化学组成与微观结构。本发明要解决的另一技术问题是提供上述制备方法制备得到的渗透汽化膜，兼具优异的渗透汽化分离性能与运行稳定性。本发明还要解决的一个技术问题是提供上述渗透汽化膜在分离芳烃/烷烃混合物中的应用。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法，包括以下步骤：

4、1）将乙基纤维素溶于n,n-二甲基甲酰胺中，加入交联剂和引发剂，搅拌至完全溶解，得到乙基纤维素铸膜液；

5、2）向步骤1）所得乙基纤维素铸膜液中加入添加剂，搅拌混合，得到复合铸膜液；所述添加剂选自agno3、hkust-1、zif-8中的任意一种；

6、3）将步骤2）所得复合铸膜液刮涂成膜，去除溶剂后，进行紫外光交联，脱膜，制得用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜。

7、作为优选，所述步骤1）中，乙基纤维素与n,n-二甲基甲酰胺的质量体积比为4 g：20 ml；交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，引发剂为二苯甲酮。

8、作为优选，所述乙基纤维素与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二苯甲酮的g/ml/g为4:1.6~1.65:0.4~0.45。

9、作为优选，所述步骤2）中，当添加剂选自agno3时，乙基纤维素与agno3的质量比为4:0.01~0.08。

10、作为优选，所述步骤2）中，当添加剂选自hkust-1时，乙基纤维素与hkust-1的质量比为1:0.0006~0.0025。

11、作为优选，所述步骤2）中，当添加剂选自zif-8时，乙基纤维素与zif-8的质量比为1:0.006~0.025。

12、作为优选，所述步骤3）中，刮涂是利用缠绕有细铜丝的玻璃棒进行，通过所述细铜丝的直径控制湿膜厚度为1 mm；紫外光交联采用主波长365 nm的紫外光照射1 h。

13、所述的用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法制备得到的渗透汽化膜。

14、所述的渗透汽化膜在分离芳烃/烷烃混合物中的应用。

15、作为优选，所述芳烃/烷烃混合物为甲苯/正庚烷混合物或苯/环己烷混合物。

16、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

17、1）本发明基于π-d络合原理，引入agno3、hkust-1和zif-8对聚合物膜实施了杂化改性；agno3、hkust-1和zif-8能与芳烃分子中的大π键形成稳定的络合作用，通过交联处理的方式，使聚合物材料的链段间发生反应，构建出致密且稳定的复合膜结构，实现芳烃/烷烃的高效分离；

18、2）本发明通过对聚合物膜实施杂化改性，获得具有不同微观结构的渗透汽化膜，进而通过调控渗透汽化膜的微观结构，使其极大地促进硫化物的传递，获得具有“anti-trade-off”效应的汽油脱硫性能，兼获高通量和高分离因子；

19、3）本发明揭示渗透汽化膜微观结构对汽油组分传质行为的影响规律，表达膜材料的微观结构组成与宏观分离性能间的关系，从而解决清洁汽油生产用高性能渗透汽化膜材料开发的关键科学问题，为渗透汽化膜材料的选择和设计提供了新方法。

1.一种用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，乙基纤维素与n,n-二甲基甲酰胺的质量体积比为4 g：20 ml；交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，引发剂为二苯甲酮。

3.根据权利要求2所述的用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述乙基纤维素与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二苯甲酮的g/ml/g为4:1.6~1.65:0.4~0.45。

4.根据权利要求1所述的用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，当添加剂选自agno3时，乙基纤维素与agno3的质量比为4:0.01~0.08。

5.根据权利要求1所述的用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，当添加剂选自hkust-1时，乙基纤维素与hkust-1的质量比为1:0.0006~0.0025。

6.根据权利要求1所述的用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，当添加剂选自zif-8时，乙基纤维素与zif-8的质量比为1:0.006~0.025。

7.根据权利要求1所述的用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，刮涂是利用缠绕有细铜丝的玻璃棒进行，通过所述细铜丝的直径控制湿膜厚度为1 mm；紫外光交联采用主波长365 nm的紫外光照射1 h。

8.权利要求1-7任一项所述的用于分离芳烃/烷烃的渗透汽化膜的制备方法制备得到的渗透汽化膜。

9.权利要求8所述的渗透汽化膜在分离芳烃/烷烃混合物中的应用。

10.根据权利要求9所述的渗透汽化膜在分离芳烃/烷烃混合物中的应用，其特征在于，所述芳烃/烷烃混合物为甲苯/正庚烷混合物或苯/环己烷混合物。