首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 31 毫秒
1.
王志  原野  生梦龙  李庆华 《化工进展》2022,41(3):1097-1101
碳捕集是实现CO2减排的重要技术手段之一。在众多碳捕集技术中,膜分离技术具有操作简单、能耗低、环境污染小等优势,吸引了广泛关注。完整的膜法捕集CO2技术研究链条包括膜材料开发、分离膜规模化制备、膜组件研制和膜分离工艺及装置的设计建造。本文针对膜法碳捕集技术链的四个环节,总结对比了国内外技术水平和研究进展,分析了碳捕集膜从实验室研究到工业放大的瓶颈问题,并对本文作者课题组在各个技术环节所积累的研究成果进行了综述。在此基础上,对进一步提高膜法碳捕集技术水平的研究方向进行了展望。  相似文献   

2.
Recent decades witnessed the significant progress made in the research field of 2D molecular sieve membranes.In comparison with their 3D counterparts, 2D molecular sieve membranes possessed several unique advantages like significantly reduced membrane thickness(one atom thick in theory) and diversified molecular sieving mechanisms(in-plane pores within nanosheets interlayer galleries between nanosheets). M. Tsapatsis first carried out pioneering work on fabrication of lamellar ZSM-5 membrane. Since then, diverse 2D materials typically including graphene oxides(GOs) have been fabricated into membranes showing promising prospects in energy-efficient gas separation, pervaporation, desalination and nanofiltration. In addition to GOs, other emerging 2D materials, including 2D zeolites, 2D metal–organic frameworks(MOFs), 2 D covalent-organic frameworks(COFs), layered double hydroxides(LDHs), transition metal dichalcogenides(TMDCs), MXenes(typically Ti_3C_2TX), graphitic carbon nitrides(typically g-C_3N_4), hexagonal boron nitride(h-BN) and montmorillonites(MT) are showing intriguing performance in membrane-based separation process. This article summarized the most recent developments in the field of 2D molecular sieve membranes aside from GOs with particular emphasis on their structure–performance relationship and application prospects in industrial separation.  相似文献   

3.
Membranes assembled from two‐dimensional (2‐D) layered materials have shown potential use in water purification. Recently, a 2‐D graphitic carbon nitride (g‐C3N4) nanosheets membrane exhibits considerable separation performance in water purification. In this study, to further improve this water separation performance, polyacrylic acid (PAA) was introduced to tune the nanochannels formed between the g‐C3N4 nanosheets. The fabricated g‐C3N4‐PAA hybrid membranes possessed higher water flux without sacrificing much rejection rate compared with that of the g‐C3N4 membrane; however, noticeable fouling was observed upon addition of the PAA into the membrane composite structure. In addition, the effect of PAA on the morphology, surface hydrophilicity, separation performance, and antifouling properties of the g‐C3N4 membrane were examined in detail. Overall, incorporating PAA into the g‐C3N4 nanosheets membrane was an effective and convenient method to improve the water separation performance, which could promote the application of the 2‐D g‐C3N4 nanosheets membrane in practical ultrafiltration processes. © 2018 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 2181–2188, 2018  相似文献   

4.
柳波  潘宜昌  周荣飞  邢卫红 《化工学报》2021,72(12):6073-6085
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。  相似文献   

5.
白璐  张香平  邓靓  李梦蝶 《化工学报》2016,67(1):248-257
离子液体由于具有不易挥发、结构可调、对CO2有良好的吸收性能等特点而成为当前CO2分离领域的研究热点,但因高黏度和高成本问题而限制了其工业化应用。将离子液体与气体分离膜材料结合,得到的新型分离膜材料兼具离子液体和膜的优势,成为当前离子液体研究领域的趋势之一。针对这一热点问题,综述了离子液体支撑液膜、聚离子液体膜和离子液体共混/杂化膜在CO2分离方面的研究现状和进展,讨论了离子液体结构和含量对膜分离性能、稳定性等的影响。相关研究表明,离子液体共混/杂化膜具有较高的分离性能和稳定性,是一种很有应用前景的CO2分离材料。提出该领域的重点发展方向,即开发新的功能化离子液体共混/杂化膜材料是解决高渗透通量与高稳定性之间矛盾、强化CO2分离性能的有效途径,深入研究离子液体共混/杂化膜的形成机制、气体在膜中的渗透行为以及CO2分离机理。  相似文献   

6.
节能高效的CO2分离技术的开发具有重要的现实及长远意义,膜法CO2分离在该领域备受关注,具有优异传质特性的新型分离膜材料对膜分离过程有决定性的影响。近年来,石墨烯及其衍生材料因独特的单原子层厚度、亚纳米级别的孔道结构以及优异的机械、化学和热稳定性,成为气体分离膜领域的研究热点,膜的加工难度、技术成本、大面积制备、工作稳定性等问题是限制其实际应用的关键因素。石墨烯基CO2分离膜主要有三种形式:纳米孔石墨烯膜、层状结构氧化石墨烯膜、基于石墨烯及其衍生材料的混合基质膜。本文综述了石墨烯基CO2分离膜领域的突破性研究进展,重点介绍了气体的跨膜传质机理和膜的构性关系,总结了膜性能的优化思路和原理,梳理了石墨烯基CO2分离膜发展面临的挑战,提出了潜在的研究方向。分析表明,进行系统的理论研究,采用先进的表征手段,以建立膜构性关系的理论模型,指导膜结构设计是未来研究的重点。此外,进一步降低膜加工成本,充分研究膜在实际工作环境中的稳定性也至关重要。  相似文献   

7.
以太西无烟煤为原料,采用化学氧化法制备煤基碳量子点(C-CQDs),进一步以C-CQDs和尿素为前体,原位复合制备得到煤基碳量子点/氮化碳(C-CQDs/g-C3N4)复合材料。采用TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis、PL等手段对样品结构性能进行了表征和分析,进而考察了其在光催化还原CO2合成甲醇过程的催化性能。研究表明:C-CQDs均匀地负载在g-C3N4的表面,且掺杂适量的C-CQDs有利于提高C-CQDs/g-C3N4的光催化活性,当可见光照12 h时,其光催化还原CO2甲醇产量最高可达28.69 μmol/(g cat),约为相同条件下纯石墨相g-C3N4作用时甲醇产量的2.2倍。  相似文献   

8.
Graphene oxide (GO) membranes have shown great potential for water purification, but their permeability and antipressure ability are poor, which limits their practical applications. In this study, two-dimensional graphitic carbon nitride (g-C3N4) nanosheet-intercalated GO (GOCN) membranes were developed to improve the separation performance of GO membranes, especially under high operating pressure. After incorporation of the g-C3N4 nanosheets, the amount of permeable nanochannels (wrinkles or corrugation) in the membrane increased; hence, the water permeance was effectively improved (twice as high as that of GO membranes). Moreover, the antipressure performance of the GOCN membranes was significantly enhanced (even below 0.5 MPa pressure) as the nanochannels in the composite membranes become stable and rigid due to the support of the pressure-resistant g-C3N4 nanosheets. The good separation performance demonstrates that the intercalation of g-C3N4 is an effective strategy to improve the GO-based membrane properties, which can promote their application in water purification.  相似文献   

9.
采用四水氯化锰、磷酸氢二铵和三聚氰胺为原料制备了Mn-P共掺杂的石墨相氮化碳(g-C3N4)。使用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光致荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学阻抗谱(EIS)、瞬态光电流响应等分析测试手段对制备的催化剂进行了表征。结果表明,Mn-P共掺杂改变了氮化碳的光电性质。通过可见光降解亚甲基蓝(MB)溶液证明了Mn-P共掺杂可以有效改善氮化碳的光催化性能。Mn(2.0%)-P-CN对MB的降解率在120 min内达到62.2%,其速率常数为0.0083 min-1,是纯氮化碳的2.1倍。同时,探索了Mn-P共掺杂氮化碳的光催化反应机理和循环利用。  相似文献   

10.
王佳铭  阮雪华  贺高红 《化工学报》2022,73(8):3417-3432
膜法二氧化碳分离具有无相变、低能耗等优势,在碳捕集和气体净化等领域具有极大的潜力。膜分离是一种基于组分渗透速率差异的分离过程,其中,气体组分的物化性质差异是实现分离的前提,而膜材料有效识别组分的差异则是高效分离的关键。烟道气、天然气、合成气是最典型的三种二氧化碳分离体系,组成以及操作条件都存在显著的不同。膜材料的设计,既要充分利用组分的性质差异,进行功能基团和聚集结构的针对性设计,实现高分离性能,又要充分考虑操作条件的特殊性,保证良好的分离效率、耐受性和操作稳定性。以二氧化碳分离膜的渗透传质机理为基础,结合不同体系的组成差异和操作条件差异,综述近年来二氧化碳分离膜材料的研究进展,并对未来的研究方向以及瓶颈问题进行展望。  相似文献   

11.
Graphite phase carbon nitride (g-C3N4) is a kind of metal-free semiconductor material with a forbidden band width of about 2.7 eV and has visible light response capability. Attributed to its good thermal and chemical stability, adjustable morphology and chemical structure, it is widely used in the field of photocatalysis. However, due to its low specific surface area and wide band gap, its response range to visible light is narrow and the recombination rate of photogenerated carriers is high, resulting in a low photocatalytic efficiency, which can be effectively improved by modification. The two-dimensional material Ti3C2 has a narrower band gap compared with other semiconductor materials, and the heterogeneous junction between Ti3C2 and g-C3N4 is expected to obtain a wider range of visible light absorption and higher photocatalytic efficiency. This article reviews the modification methods of g-C3N4 including morphology control, doping and constructing heterojunctions, as well as the action mechanism, preparation methods and applications of g-C3N4/Ti3C2 heterojunction in photocatalytic hydrogen evolution, organics degradation and synthesis, etc.  相似文献   

12.
石墨相氮化碳(g-C3N4)禁带宽度约为2.7 eV,具有可见光响应能力。由于其良好的热和化学稳定性,且形貌和化学结构可调,在光催化领域应用广泛。但由于其带隙宽,对可见光响应范围窄,且光生载流子的复合率高,导致其光催化效率低,可通过改性来改善。本文综述了对g-C3N4形貌调控、掺杂和构建异质结等改性策略,以及g-C3N4/Ti3C2异质结的作用机理、制备方法和在光催化析氢、有机物降解及合成等领域的应用。  相似文献   

13.
代俊明  孙秀花  高昌录 《化工进展》2019,38(z1):159-165
有机聚合物如聚砜类、聚偏氟乙烯类、醋酸纤维素类、聚烯烃类等具有优良特性,是重要的膜材料。然而,膜污染问题限制了膜的应用。共混改性法操作简单,改性和成膜同时进行,效果稳定,通过共混改性法对有机聚合物膜进行膜改性可以有效降低膜污染。一方面通过共混亲水性聚合物、两亲性聚合物、两性离子聚合物对有机聚合物膜进行膜改性,制备改性膜的防污性和渗透性等性能均有不同程度的提升;另一方面,共混如TiO2、SiO2、碳纳米管(CNTs)、Al2O3、氧化石墨烯(GO)和ZrO2等无机纳米粒子也可以制备高性能分离膜。本文从以上两方面综述了共混改性法的研究进展和存在的问题,并指出了通过共混改性提升膜的抗污染等性能是今后主要的发展趋势。  相似文献   

14.
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。  相似文献   

15.
周婕  文晨  吴佳朋  肖长发 《化工学报》2015,66(1):471-477
将不同量Ag3PO4均匀地分散在聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中, 利用相转化法制备了改性PVDF膜, 通过扫描电镜(SEM)、接触角测定、过滤实验和污染性测试等研究了其微结构、分离性和耐污染性等, 并考察了膜污染后的清洗效果。结果表明, 添加Ag3PO4 的PVDF膜具有不同的微结构与性能, 当添加1% 的Ag3PO4时, 膜皮层变薄、微孔数增多, 并呈现出最优化的水通量、亲水性、力学性、抗污染能力和截留率等。采用太阳光-水清洗能使改性膜的通量恢复率达到85%以上。  相似文献   

16.
我国工业过程碳排放占比高达70%,实施节能增效、替代燃料、CO2捕集等是实现工业过程碳减排的重要路径。高效膜分离技术已成为过程工业节能减排和环境治理的共性支撑技术。本文围绕碳减排目标,结合本文作者课题组在分子筛膜领域的相关工作,重点论述分子筛膜分离技术在有机溶剂脱水、清洁能源生产、CO2分离和反应过程强化等领域的研究进展。基于本文作者课题组十余年的有机溶剂脱水产业化工作,提出降低膜装备投资的中空纤维分子筛膜技术路线、强化分子筛膜应用技术研究是实现大规模工业应用的关键。分子筛膜在工业气体分离领域仍属空白,加强高硅/全硅分子筛膜的制备及其在复杂组成气体的分离应用研究,对推动分子筛膜气体分离的实际应用至关重要。  相似文献   

17.
Silicon nitride ceramics have been produced by microwave sintering at 28 GHz with Y2O3, Al2O3 and MgO as sintering additives. The effect of initial β content of the Si3N4 starting powder on the microstructural development has been assessed by scanning electron microscopy (SEM) and quantitative image analysis. Phase transformation behaviour was assessed by X-ray diffraction. Mechanical properties of the sintered bodies were determined through assessment of hardness and fracture toughness. It was found that the samples sintered from powders with lower initial β content developed larger grains than those from higher β content powders, due to fewer nucleation sites during the →β transformation. However, attempts to develop a more bimodal microstructure by using a mixture of the two grades of powder, in an effort to increase both fracture toughness and fracture strength, were unsuccessful. In this case the microstructure was similar to that developed in the materials produced from higher β content powders. The mechanical properties of the sintered bodies were very similar, despite differences in microstructure. This was attributed to the strong bonding between the grains and grain boundary phase resulting in crack paths in all the materials that were predominantly transgranular, with little debonding or crack deflection. Under these circumstances the effect of larger grains is eliminated.  相似文献   

18.
陈艺飞  王佳铭  阮雪华  贺高红 《化工学报》2021,72(12):6062-6072
近年来,全球二氧化碳排放超过370亿吨/年,对气候和自然环境造成严重影响,亟需发展碳捕集、利用与封存技术。气体膜分离是一种条件温和、操作简单的无相变分离技术,随着高渗透性、高选择性膜材料的不断涌现,逐渐成为全球碳捕集技术的主要发展方向。聚离子液体膜材料中含有大量高度亲和二氧化碳的功能基团,有望实现超高渗透选择性,被誉为下一代气体分离膜材料。综述了聚离子液体膜材料的研究进展,以渗透机制为主线重点介绍了面向碳捕集的阳离子型聚离子液体膜材料(主链型和支链型)的设计合成,包括阳离子和阴离子基团的选择,合成途径的选择,以及聚离子液体膜的结构设计优化。讨论了聚离子液体作为二氧化碳分离膜材料的优势和面临的挑战。  相似文献   

19.
为了实现混合基质膜中CO2的高效分离,设计了羧基化多壁碳纳米管(CNT)和氨基化β-环糊精金属有机骨架(β-CD MOF)双填料(CM),并将其引入磺化聚醚醚酮(SPEEK)基质中,在膜内同时构建CO2扩散通道和亲和位点,增强了混合基质膜的分离性能。采用FTIR和BET表征了CM的化学结构和孔结构,借助膜的SEM、FTIR和力学性能表征了填料-聚合物界面相互作用。研究了CM的合成比例、含量、压力、温度和混合气等因素对混合基质膜分离性能的影响。结果表明:CM与SPEEK之间具有良好的相容性并为气体分子提供了快速的传递通道。在改性CNT与MOF的质量比为5∶5、添加量为7%(质量)以及0.1 MPa和25℃的条件下,混合基质膜的分离性能最优,CO2渗透性为844 Barrer,CO2/N2选择性为84,与纯SPEEK膜相比,分别提升了178%和163%,超过2019年上限。羧基化CNT的直孔通道缩短了CO2的扩散路径,同时改性β-CD MOF表面的氨基载体提升了CO2的溶解性,两者协同提高了混合基质膜的分离性能。此外,负载双填料的膜比单独负载相同含量的羧基化CNT或氨基化MOF的膜具有更好的分离性能。在360 h的测试过程中,混合基质膜保持较好的分离稳定性。  相似文献   

20.
为了实现混合基质膜中CO2的高效分离,设计了羧基化多壁碳纳米管(CNT)和氨基化β-环糊精金属有机骨架(β-CD MOF)双填料(CM),并将其引入磺化聚醚醚酮(SPEEK)基质中,在膜内同时构建CO2扩散通道和亲和位点,增强了混合基质膜的分离性能。采用FTIR和BET表征了CM的化学结构和孔结构,借助膜的SEM、FTIR和力学性能表征了填料-聚合物界面相互作用。研究了CM的合成比例、含量、压力、温度和混合气等因素对混合基质膜分离性能的影响。结果表明:CM与SPEEK之间具有良好的相容性并为气体分子提供了快速的传递通道。在改性CNT与MOF的质量比为5∶5、添加量为7%(质量)以及0.1 MPa和25℃的条件下,混合基质膜的分离性能最优,CO2渗透性为844 Barrer,CO2/N2选择性为84,与纯SPEEK膜相比,分别提升了178%和163%,超过2019年上限。羧基化CNT的直孔通道缩短了CO2的扩散路径,同时改性β-CD MOF表面的氨基载体提升了CO2的溶解性,两者协同提高了混合基质膜的分离性能。此外,负载双填料的膜比单独负载相同含量的羧基化CNT或氨基化MOF的膜具有更好的分离性能。在360 h的测试过程中,混合基质膜保持较好的分离稳定性。  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号