PDMS渗透汽化膜分离水中有机物的研究进展

渗透汽化(PV)膜分离技术是一种新型膜分离技术,适用于分离恒沸点混合物、近沸点溶液、热敏感性混合物、有机-有机混合物以及水溶液中少量有机物.PV分离水溶液中有机物的工业应用还处于初步阶段,文中从硅橡胶渗透汽化优先透有机物膜的制备条件、工艺应用参数及膜寿命等方面进行综述.膜生产放大和膜寿命是影响该技术推广的重要因素,可以...     

正向渗透膜分离技术在海水淡化中的应用新进展

正向渗透是一项新型膜分离技术,在海水淡化领域具有良好的应用前景.介绍了正向渗透海水淡化工艺的原理和工艺特征,对其在海水淡化的最新研究进展进行了综述.正向渗透海水淡化的技术关键是选取适合的提取液和开发新型的正向渗透膜.采用NH3和CO2制备提取液是目前研究中具有应用前途的方式之一,具有很高的产水率且易于分离浓缩的特点.正向渗透膜不同于常规的反渗透膜,需要从膜结构和膜污染消减的角度开发适合于正向渗透膜分离工艺体系的膜组件.     

优先透过有机物渗透汽化膜研究进展

近年来膜分离技术被广泛应用于有机物的分离回收。渗透汽化能有效地分离共沸混合物、近沸混合物、异构体和热敏性化合物等有机物。渗透汽化以成本低、条件温和、设备简单、无污染等优点在有机物分离回收领域有着巨大优势，可广泛的应用于工业生产。该文以优先透过有机物为主旨，首先分析了材料对膜结构和特点的影响。其次综述了制备方法和改性方法对膜性能的影响。重点讨论了膜在有机混合物分离回收领域的应用。最后，对目前渗透汽化技术所存在的问题做出了总结，对未来的研究方向和研究思路进行了展望。未来优先透过有机物渗透汽化膜的研究应借助新的计算工具，侧重于材料选择、制备方法和改性方法的改进，如探索具有多功能化学基团和具有明确层次结构的多孔填料的聚合物材料等，使优先透过有机物渗透汽化膜具有更加广阔的应用前景。     

蒸汽渗透技术在燃料乙醇生产中的应用研究进展

蒸汽渗透作为一种新型膜分离技术，可有效解决生物燃料乙醇生产中发酵产物浓度低、能源消耗量大、污染环境等诸多瓶颈问题。与渗透蒸发相比，蒸汽渗透技术具有分离性能好、进料清洁、能量损耗低、操作弹性大等优点，在燃料乙醇生产领域具备更广阔的应用前景。本文在比较渗透蒸发和气体分离技术的基础上，简述了蒸汽渗透过程的机理和特点。介绍了优先透水膜和优先透醇膜两类应用于燃料乙醇生产不同阶段的蒸汽渗透膜和这两类膜材料当前的研究进展，重点阐述了有机/无机杂化膜在成膜方法、杂化材料选择等方面的最新成果。回顾了蒸汽渗透在乙醇脱水方面的工业应用成果，指出该技术在发酵原位分离乙醇和替代精馏工艺方面所具有的优势，探讨了与固态发酵技术相结合进行一次相变生产燃料乙醇工艺实现的可能性，并提出未来亟待研究和解决的问题，为蒸汽渗透技术在燃料乙醇生产领域大规模发展提供参考。     

面向氢气/甲烷分离分子筛膜微结构调控的研究进展

氢能具有燃烧值高、零碳排放等优势,发展氢能技术是实现“碳达峰、碳中和”战略的重要举措。当前,基于天然气和石油路线的制氢均存在将氢气从甲烷等烃分子中分离的过程。氢气/甲烷分离主要有变压吸附法、深冷精馏法以及膜分离法。分子筛膜具有精准分子筛分、高分离性能和稳定性好等优势,是低能耗分离氢气/甲烷最具发展潜力的膜材料。面向氢气/甲烷分离的应用需求,阐述了沸石分子筛膜和MOFs分子筛膜微结构调控策略、氢气/甲烷分离性能和构效关系的研究现状,分析了分子筛膜材料在氢气/甲烷分离领域的机遇和挑战。绘制了可与2008年聚合物膜Robeson上限图相比的分子筛膜性能数据图,并预测了分子筛膜在制氢分离领域经济可行的分离性能目标区域。     

疏水微孔膜的制备与改性

膜蒸馏是一种新兴高效的膜分离技术,具有重要的应用前景。膜蒸馏中所用的膜是多孔的和不被料液润湿的疏水膜。分离膜的制备是应用这一技术的关键。文章对膜蒸馏过程及疏水性微孔膜做了介绍。进一步综述了疏水性微孔膜的制备,成膜方法和膜的改性,最后对膜蒸馏在不同领域中的应用趋势作了分析。     

膜特征对锂资源提取过程的影响

可再生能源领域的发展吸引了众多学者对锂电池行业的关注,高效绿色提锂技术成为研究的重点。膜分离技术由于在连续操作中具有操作方便、运行易控、耗能低等特点在锂资源提取中展现出广阔的应用前景。本文基于锂资源提取的膜分离技术,归纳并讨论膜孔和膜表面特征对锂离子分离的影响。文章指出,离子在膜孔中的传输是其分离的基础,离子尺寸和离子在膜孔中传输形态影响其传输速率。膜孔的尺寸和形态是影响锂离子分离的关键因素,不同尺寸、形态和膜孔内电荷在分离过程中表现出不同的分离效果。基于膜表面特征,文章概括了现有荷正电膜、荷负电膜及表面亲疏水性在锂离子分离中的性能差异。最后,文章探究了膜分离技术在锂资源提取中存在的挑战和机遇,推进膜分离技术在锂资源提取方向的理论研究和实际应用。     

新型膜分离技术的研究进展

膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术,在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点,在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。     

渗透汽化分离乙酸的研究进展

渗透汽化作为一种新型的膜分离技术应用于乙酸的分离,可以优先透水或乙酸。特别是应用在发酵法制备乙酸等低酸含量溶液的分离中,可以优先透酸制备高纯度的乙酸,具有显著的优势。本文综述了渗透汽化技术在分离纯化乙酸中所涉及的膜材料、耦合工艺及其应用现状,并展望了其发展趋势。     

膜技术在天然气分离中的应用

膜分离技术是新兴的分离技术,气体膜分离技术在膜分离中占有相当的比重.气体膜分离法正发展成为分离天然气的一项重要技术.介绍了气体膜分离技术的原理,并论述了该技术在天然气处理中的应用,如脱除天然气中的水分和酸性组分、天然气中提氦、天然气中轻重烃组分的脱除与回收等,最后简要分析了天然气膜法处理技术的发展与应用前景.     

分子筛基CH4-N2分离材料的研究进展

实现CH₄-N₂高效分离能够极大地推动常规天然气和非常规天然气这一类绿色低碳能源的利用,分子筛基吸附剂和膜材料具有优良的气体分离特性,而且对CH₄-N₂的分离颇具应用潜力。本文从对N₂具有优先选择性吸附的N₂/CH₄分离（高浓度CH₄纯化脱氮）和对CH₄具有优先选择性吸附的CH₄/N₂分离（低浓度CH₄富集脱氮）两方面综述了国内外分子筛吸附剂及分子筛膜的研究进展。详细地分析了分子筛骨架和平衡阳离子与其CH₄-N₂吸附分离性能之间的构效关系,并结合本文作者课题组的工作,提出了电中性（近中性）骨架分子筛对CH₄-N₂分离具有较好的分离效果。最后总结和展望了CH₄-N₂分离用分子筛吸附剂及分子筛膜的未来发展趋势。     

界面聚合法制备用于脱氮提纯CH4的N2优先渗透ZIF-90/聚酰胺混合基质膜

作为一种高效的分离方法,膜法分离非常规天然气具有较理想的应用前景。相较CH₄优先渗透膜,N₂优先渗透膜优势在于分离N₂/CH₄混合气后CH₄处于高压侧,利于后续处理。以均苯三甲酰氯为油相单体,间苯二胺为水相单体,采用界面聚合法在聚砜基膜上制备致密超薄聚酰胺分离层,并通过向其中引入孔径可允许N₂分子通过而不允许CH₄分子通过的纳米颗粒ZIF-90,在膜内形成固定的N₂传递通道,成功制备了用于脱氮提纯CH₄的N₂优先渗透混合基质膜。膜渗透选择性能测试结果显示当混合基质膜中纳米颗粒掺杂量为0.30 g·L^-1时,2 bar（1 bar=0.1 MPa）进料压力下,N₂渗透速率达1.16×10^-9 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1,N₂/CH₄分离因子达16.6,分离因子比未掺杂ZIF-90的聚酰胺膜提高46.5%,具有一定的处理非常规天然气脱氮提纯甲烷的应用潜力。     

界面聚合法制备用于脱氮提纯CH4的N2优先渗透ZIF-90/聚酰胺混合基质膜

作为一种高效的分离方法,膜法分离非常规天然气具有较理想的应用前景。相较CH₄优先渗透膜,N₂优先渗透膜优势在于分离N₂/CH₄混合气后CH₄处于高压侧,利于后续处理。以均苯三甲酰氯为油相单体,间苯二胺为水相单体,采用界面聚合法在聚砜基膜上制备致密超薄聚酰胺分离层,并通过向其中引入孔径可允许N₂分子通过而不允许CH₄分子通过的纳米颗粒ZIF-90,在膜内形成固定的N₂传递通道,成功制备了用于脱氮提纯CH₄的N₂优先渗透混合基质膜。膜渗透选择性能测试结果显示当混合基质膜中纳米颗粒掺杂量为0.30 g·L^-1时,2 bar（1 bar=0.1 MPa）进料压力下,N₂渗透速率达1.16×10^-9 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1,N₂/CH₄分离因子达16.6,分离因子比未掺杂ZIF-90的聚酰胺膜提高46.5%,具有一定的处理非常规天然气脱氮提纯甲烷的应用潜力。     

High-performance SSZ-13 membranes prepared using ball-milled nanosized seeds for carbon dioxide and nitrogen separations from methane

SSZ-13 membranes with high separation performances were prepared using ball-milled nanosized seeds by once hydrothermal synthesis. Separation performances of SSZ-13 membranes in CO_2/CH_4 and N_2/CH_4 mixtures were enhanced after synthesis modification. Single-gas permeances of CO_2, N_2 and CH_4 and ideal selectivities were recorded through SSZ-13 membranes. The effects of temperature, pressure, feed flow rate and humidity on separation performance of the membranes were discussed. Three membranes prepared after synthesis modifications had an average CO_2 permeance of 1.16 × 10~(-6) mol·(m~2· s·Pa)~(-1)(equal to 3554 GPU) with an average CO_2/CH_4 selectivity of 213 in a 50 vol%/50 vol% CO_2/CH_4 mixture. It suggests that membrane synthesis has a good reproducible. The membrane also displayed a N_2 permeance of 1.07 × 10~(-7) mol·(m~2·s·Pa)~(-1)(equal to 320 GPU) with a N_2/CH_4 selectivity of 13 for a 50 vol%/50 vol% N_2/CH_4 mixture. SSZ-13 membrane displayed stable and good separation performance in the wet CO_2/CH_4 mixture for a long test period over 100 h at 348 K. The current SSZ-13 membranes show great potentials for the simultaneous removals of CO_2 and N_2 in natural gas purification as a facile process suitable for industrial application.     

一步法制备含氨基化合物的非对称CO2分离膜

采用一步相分离法,制备以聚醚砜（PES）为主体材料,二乙醇胺（DEA）为添加剂和氨基载体的膜,用于CO₂分离。考察了PES浓度、DEA浓度、膜厚度对CO₂/N₂分离性能的影响,同时考察了膜性能的长时间稳定性。当涂膜液中DEA/PES的质量比为12/26、刮刀与无纺布的距离为300 μm、进料气压力为0.11 MPa（表压）时,膜的CO₂渗透速率可达274 GPU,CO₂/N₂分离因子可达50。测试温度低于40℃时,DEA/PES膜的CO₂渗透速率和CO₂/N₂分离因子保持稳定。另外,对CO₂/N₂分离性能较好的DEA/PES膜（质量比为12/27）进行CO₂/CH₄分离性能测试,在1 MPa（表压）下性能优于商品膜。上述结果表明,本文研制的DEA/PES膜制备步骤简单,易于规模化制备,性能较优,在CO₂分离领域具有良好的应用前景。     

Screening and design of COF-based mixed-matrix membrane for CH4/N2 separation

Membrane separation is a high-efficiency, energy-saving, and environment-friendly separation technology. Covalent organic framework (COF)-based mixed-matrix membranes (MMMs) have broad application prospects in gas separation and are expected to provide new solutions for coal-bed methane purification. Herein, a high-throughput screening method is used to calculate and evaluate COF-based MMMs for CH₄/N₂ separation. General design rules are proposed from thermodynamic and kinetic points of view using the computation-ready, experimental COFs. From our database containing 471,671 generated COFs, 5 COF membrane materials were screened with excellent membrane selectivities, which were then used as the filler of MMMs for separation performance evaluation. Among them, BAR-NAP-Benzene_CF₃ combined with polydimethylsiloxane and styrene-b-butadiene-b-styrene show high CH₄ permeability of 4.43×10^-13 mol·m·s^-1·Pa^-1·m^-2 and high CH₄/N₂ selectivity of 9.54, respectively. The obtained results may provide reasonable information for the design of COF-based membranes for the efficient separation of CH₄/N₂.     

机械化学法合成小尺寸MOF填料助力高性能CO2分离

利用金属-有机骨架UTSA-280具有特定刚性尺寸的一维孔道可以筛分CO₂、CH₄、N₂的特性,采用机械化学研磨法减小其颗粒尺寸,将UTSA-280掺入聚砜（PSf）中制备MOF基混合基质膜,用于天然气提纯和烟道气CO₂捕获。结果表明,在PSf中掺入UTSA-280不仅可以增加聚合物的CO₂渗透通量而且提高了气体分离选择性。当UTSA-280掺杂量为30%（质量）时,混合基质膜对CO₂/CH₄、CO₂/N₂的分离因子分别为56.39和53.17,CO₂的渗透通量为18.61 Barrer,相对于PSf纯膜,选择性分别提高了47.3%和63.5%,CO₂渗透通量提高了128.9%,打破了“trade-off”效应。该工作通过引进具有分子筛分效应的MOF填料,能够增加气体通量的同时提高混合基质膜对含CO₂气体的分离性能,对天然气的提纯以及烟道气的CO₂的捕获有重要意义。     

金属有机骨架材料用于吸附分离CH4和N2的研究进展

非常规天然气的利用不仅可以有效缓解常规天然气不足带来的能源问题,而且可以降低其肆意排放带来的温室效应,无论是低浓度煤层气的提浓还是低品质天然气的提质都需要解决甲烷与氮气的分离难题。基于金属有机骨架（MOFs）材料结构和功能均呈多样化的特色,本文主要从CH₄选择型MOFs吸附材料和N₂选择型MOFs吸附材料两个方面,综述了近年来MOFs材料在CH₄与N₂吸附分离方面的研究进展,讨论了影响二者分离的影响因素,并对吸附与分离机理与MOFs结构和性能关联进行了详细的总结与分析,提出了CH₄与N₂选择性提升的方法,即需要合适的孔道尺寸与弱极性表面性质或有利骨架结构的协同作用,最后展望了MOFs材料在甲烷富集和纯化领域的应用前景和发展趋势。     

Synthesis and permeation properties of ion-exchanged ETS-4 tubular membranes

Zeolite membranes, which were composed of ETS-4 with Na cations, were prepared on porous -alumina tubes by hydrothermal synthesis. The membranes, which were formed under optimized conditions, sharply rejected molecules with sizes larger than 0.4 nm. For mixtures of N₂–CO₂, N₂–O₂, N₂–Ar and N₂–CH₄ systems, N₂ permeated faster than the coexisting gas. The N₂/O₂ separation factor for an equimolar mixture was in the range of 2.3–3.5, and the N₂ permeance was in the range of (0.55–2.8)×10⁻⁸ mol m⁻² s⁻¹ Pa⁻¹ at permeation temperatures of 283–333 K. Moisture had some effect on the permeation properties for N₂–O₂ mixtures. The separation factor for the N₂/CH₄ system was larger than that of the N₂/O₂ system. When the membrane was ion exchanged with either Li⁺ or Sr²⁺, the separation factors for N₂/O₂ and N₂/CH₄ systems increased, while the permeances decreased.