背景技术:
1、已引入了基于膜的气体分离工艺,使用聚砜和醋酸纤维素膜来回收氨合成中的h2,和从天然气中去除co2。此后,膜技术扩展到空气和氢气分离、天然气脱硫和碳氢化合物回收。基于膜的气体分离工艺继续在大规模工业应用中出现,例如从含氮和含碳氢化合物的石化工艺流中回收氢气、现场制氮(o2/n2)以及从天然气中去除酸性气体(co2、h2s等)。未来重要的潜在应用包括从石蜡中分离烯烃,例如包括从c2h6中分离c2h4,从c3h8中分离c3h6,以及在各种化学工艺中从co2中去除h2。虽然膜技术的进步集中在用于更具挑战性和能源密集型应用的新材料上,但开发具有这种分离所需的超高选择性和高渗透率的材料的努力仍在进行。更具体地,具有强大的耐化学性和高机械强度以及高渗透率和高选择性的膜尚未实现。
技术实现思路
1、在本发明的一个或多个方面,提供了一种用于制造碳分子筛膜的聚合物前体。用于制造碳分子筛膜的聚合物前体可以包括本征微孔的无氧梯形聚合物。
2、在本发明的一个或多个其他方面,提供了一种碳分子筛膜。碳分子筛膜可包括本征微孔的无氧梯形聚合物的热解产物。
3、在本发明的一个或多个其他方面,提供了一种制备碳分子筛膜的方法。制备碳分子筛膜的方法可包括以下步骤中的一个或多个:在无氧气氛中将本征微孔无氧梯形聚合物加热至热解温度;将本征微孔的无氧梯形聚合物暴露于热解温度达预定持续时间;以及将本征微孔的无氧梯形聚合物冷却至第二温度。
4、在本发明的一个或多个其他方面,提供了一种气体分离方法。气体分离方法可包括以下一个或多个步骤:将包括一种或多种气体组分的流体与碳分子筛膜接触,其中碳分子筛膜包括本征微孔的无氧梯形聚合物的热解产物,并将至少一种所述气体组分从流体中分离。
1.一种碳分子筛膜,包括:本征微孔的无氧梯形聚合物的热解产物。
2.根据权利要求1所述的碳分子筛膜,其中本征微孔的无氧梯形聚合物包括螺双茚满、螺二芴、乙醇蒽、四苯基乙烯、三蝶烯、芳烃降冰片烯、特罗格碱及其衍生物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的碳分子筛膜,其中本征微孔的无氧梯形聚合物的热解产物包括热解的本征微孔的无氧梯形聚合物。
4.根据权利要求1-3所述的碳分子筛膜,其中本征微孔的无氧梯形聚合物的热解产物包括500℃至1200℃热解的本征微孔的无氧梯形聚合物。
5.根据权利要求1所述的碳分子筛膜,其中本征微孔的无氧梯形聚合物包括具有化学式(i)的结构的重复单元:
6.根据权利要求5所述的碳分子筛膜,其中q选自:
7.根据权利要求6所述的碳分子筛膜,其中x选自:
8.根据权利要求6-7所述的碳分子筛膜,其中y独立地选自:
9.根据权利要求1-8所述的碳分子筛膜,其中所述本征微孔的无氧梯形聚合物包括具有以下结构之一的重复单元:
10.根据权利要求1所述的碳分子筛膜,其中所述本征微孔的无氧梯形聚合物包括具有化学式(ii)的结构的重复单元:
11.根据权利要求10所述的碳分子筛膜,其中所述本征微孔的无氧梯形聚合物包括具有以下结构的重复单元:
12.一种气体分离方法,包括:
13.根据权利要求12所述的气体分离方法,其中所分离的气体组分的动力学直径的差为约0.20埃或更小。
14.根据权利要求12-13所述的气体分离方法,其中所述一种或多种气体组分包括至少c2h4和c2h6。
15.根据权利要求12-14所述的气体分离方法,其中所述一种或多种气体组分包括至少c3h6和c3h8。
16.根据权利要求12-15所述的气体分离方法,其中所述一种或多种气体组分包括至少h2和co2。
17.根据权利要求12-16所述的气体分离方法,其中所述一种或多种气体组分包括c2h4、c2h6、c3h6、c3h8、h2、co2、ch4、n2、o2、he、nh3、h2o、ne、co、no、h2s、hcl、ar、n2o、和so2中的一种或多种。
18.一种制备根据权利要求所述的碳分子筛膜的方法,所述方法包括:
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述热解温度在约500℃至约1200℃。
20.根据权利要求18-19所述的方法,其中在将本征微孔的无氧梯形聚合物加热至热解温度期间,不析出和/或不产生含氧化合物。