基本信息
本专利重点应用于气体分离膜领域，用于从工业废气、发电厂排放等源头捕获CO2，高效分离CO2气体。
创新点及主要技术优势
创新点：
本发明所使用的膜技术与传统CO2分离方法相比，具有高能效、易操作、环保等优点。本发明所开发的膜材料可以通过调节其化学结构中的阴阳离子来调节材料性能，并且还含有大量的胺基官能团（-NH2）。胺基官能团可以与CO2有选择性的发生可逆反应，从而促进CO2在膜内的运输，提高膜的CO2分离效率。因此，该膜材料具备结构可调节性、出色的热稳定性、优异的CO2亲和性，以及高度的亲水性。可用于高效地从工业废气、发电厂排放等源头捕获二氧化碳。
技术优势：
(1)本发明通过交联聚合的方法，将离子液体单体与聚乙烯胺单体共聚，创造了一种新型的聚离子液体，具备离子液体阴阳离子可调性，同时拥有丰富的胺基官能团，有助于促进CO2传递；
(2)本发明所合成的聚离子液体合成步骤简单，且合成所需的原料价格便宜；
(3)制膜过程简单易操作，且制膜所用铸膜液的溶剂为去离子水，清洁无污染且对环境友好；
性能指标
(1) 复合膜的CO2渗透性能:可达到68GPU，CO2/N2分离因子:达到45;
(2) 复合膜选择层厚度: 0.5~1.5µm
技术成熟度
试生产、应用开发阶段
拟转化方式
许可、转让、自行应用或产业化
应用前景
一、产业现状、市场需求及应用前景
使用节能环保的分离技术从气流中脱除CO2已成为环境、能源、化工等领域的研究热点。传统的CO2分离方法，如化学吸收、吸附、低温精馏等，已在工业上得到应用。但是，这些方法在工业应用中有一些缺点。例如，化学溶剂可能对设备造成腐蚀，污染环境。而物理吸附剂成本高，回收率低，应用范围很小。此外，低温精馏设备体积大，能耗高。考虑到传统方法的这些优点，膜技术以其高能效、易操作、环保等优点近年来受到重视。
针对目前膜材料的分离性能受到“Robenson upper bound”的限制，这意味着改善气体渗透性和选择性的平衡极具挑战性。因此，开发用于制备高效膜的新材料具有重要意义。
二、潜在市场规模
联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报(AR5)指出，1970—2010 年化石燃料燃烧和工业过程CO2排放量约占温室气体总排放增量的78%，过去全球平均气温升高原因中95%可能与人类活动产生的温室气体有关，而传统化石能源消费产生的CO2等温室气体又是造成全球温室效应的主要原因。2019年全球由能源产生的CO2排放量约 341.69亿吨，较2018年增长0.5%。中国是能源消费和碳排放大国，2020年中国碳排放总量占全球总排放量的32%，其中工业领域CO2排放量占据主要原因。为了实现中国在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，从源头上减少工业中所排放的CO2具有巨大的潜在价值。而膜技术可用于高效地从工业废气、发电厂排放等源头捕获二氧化碳。其卓越的分离性能使其成为减少温室气体排放的关键技术之一，有望在应对气候变化和环境保护方面发挥重要作用。
三、 运用潜在效益
本发明所制备复合膜与市场上所售聚砜膜相比，其CO2渗透性能提高了约350%，CO2/N2分离因子提高了20%，并且制备方法简单且环保，节约了劳动力成本与处理化学污染物成本，从而提高产品效益。
四、 推广社会价值
本发明所制备的复合膜具有结构可调性、热稳定性、高CO2亲和性以及高度的亲水性，对电力、钢铁、水泥、石油化工等产业中所排放的CO2的捕集具有重大意义。
如有兴趣，请联系科创合作处gtec@gtiit.edu.cn