PSf对提高PVDF/PSf/TriO2共混膜抗污染性的作用

采用相转化法制备了PVDF/PSf/TiO2共混膜,重点考察了加入少量PSf对共混膜结构和性能变化的影响,用扫描电镜(SEM)、接触角仪和拉伸强度仪等对膜的形态、亲水性和机械性能等进行表征.结果表明,加入PSf后TiO2在整个膜断面分散更均匀,膜整体亲水性增强,不可逆污染减少.在膜配比PVDF/PSf/TiO2为90/10/3时,共混膜的通量恢复率由64.0%增大至93.2%,膜的抗污染性明显增加.     

聚酰亚胺低温热解炭膜的制备及气体分离性能

以商业化的Kapton型聚酰胺酸为前驱体制备了低温热解炭膜,采用热重质谱(TG-MS)、红外光谱(FTIR)、元素分析(EA)、X射线衍射(XRD)和气体渗透等手段对不同温度、不同气体氛围下制备出的膜的化学结构、微结构和气体分离性能变化规律进行了研究.结果表明,低温热解温度和气体氛围对炭膜的化学结构、微结构存在着显著的影响,进而影响到炭膜的气体分离性能,表现为450℃之前气体渗透系数变化很小,450℃以后气体渗透系数逐渐增大,分离系数逐渐下降,同时空气促进了热分解和热交联反应的进行,炭膜具有较大的气体渗透系数和较小的气体分离系数.     

HYSYS的二次开发及其在多组分气体膜分离过程模拟中的应用

通过把自行开发的膜分离数学模拟软件嵌入HYSYS,形成了膜分离计算模块(M-100),成功实现对商业化工计算软件进行二次开发.与其它类似软件的对比显示,该模块用于多组分气体膜分离过程模拟时具有较高的可靠性.在此基础上运用该软件对含CO2多组分气体膜分离过程进行了模拟计算.计算结果显示:采用单级膜分离过程,渗透气循环工艺的分离效率高于尾气循环工艺,但能耗较高；采用多级膜分离过程,串联工艺分离产物中CO2的浓度较高,而并联工艺渗透气流量较高,通过串/并联组合可获得较理想的分离效果.     

添加磁性纳米粒子制备气体分离功能炭膜

以聚酰胺酸为炭膜前驱体,分别以Fe_3O_4、γ-Fe_2O_3、Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4以及二茂铁为掺杂物,经高温热解制备了4种Fe系物质掺杂的气体分离功能炭膜,对所制备的功能炭膜微结构及磁性能进行了表征.结果表明,各掺杂物在热解炭化过程中发生了物相结构的变化,其中Fe_3O_4和Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4纳米粒子对前驱体起到了催化石墨化的作用.气体渗透测试结果表明,各掺杂物所制备的功能炭膜以分子筛分机理为主导进行气体分离,且气体渗透性能都有了显著的提高,特别是小分子气体H2渗透性最大提高了近48倍,Fe3O4掺杂所制备的功能炭膜,其H_2、CO_2、O_2、N_2和CH_4等单组分气体的渗透系数分别达到了12 194、3 433、1 175、136和74 Barters[1Barter=1×10~(-10)cm~3(STP)·cm/cm~2·s·cmHg].经FeO_4、γ-Fe_2O_3和Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4掺杂制备的功能炭膜更是提高了H_2/CO_2的分离选择性.     

Fe/C杂化炭膜的制备及其气体分离性能

将二茂铁作为有机添加剂引入炭膜前驱体聚酰亚胺，经高温热解制备了Fe/C杂化炭膜。考察了二茂铁的添加量对杂化炭膜气体渗透性能的影响。采用热重、红外、X射线衍射和透射电镜等分析方法对所制备的杂化炭膜进行了表征。结果表明，在前驱体中添加二茂铁能显著提高炭膜的气体渗透性能，随着添加量的增加，膜的气体渗透系数明显增加而分离系数则减小，当二茂铁添加量为15%时，对H₂、O₂、N₂、CO₂、CH₄等纯气体的渗透系数分别为2806、1039、266、31、8 barrer，对O₂/N₂、CO₂/N₂、CO₂/CH₄的分离系数分别为8.6、33.5、129.5。Fe/C杂化炭膜是基于“分子筛分”机理分离气体分子。     

多组分气体分离膜组件的数学模拟

建立了空纤维膜组件逆流分离过程的数学模型,采用五阶 Runge-Kutta 法和 Hooke-Jeeves 模式搜索法求解。考察了中空纤维膜的长度、直径及根数对多组分气体渗透性能的影响。模拟结果表明,在相同的原料气流量及操作条件下,随膜长度、直径及根数的增加,渗透气流量和 CO_2脱除率增大,而渗透侧 CO_2含量降低;膜管内压降随膜长度和直径的增加而增大,随膜根数的增加而减小。在相同的膜总渗透面积下,可以通过改变膜组件参数调节膜的渗透分离性能。     

渗透汽化脱除碳酸二甲酯中微量水的研究

针对碳酸二甲酯(DMC)用于锂离子电池电解液溶剂时脱除DMC中微量水分的需要,对渗透汽化分离过程中的不同操作条件及膜分离性能下DMC中水能达到的极限最低含量进行了理论估算,并通过改进的热力学关系式判断膜是否适合于该分离过程.度进一步采用壳聚糖膜对渗透汽化脱除DMC中微量水进行了实验探索,理论预测可以较好地解释实验现象.结果表明,在实验操作条件渗透侧压力50 Pa且操作温度60℃时.壳聚糖膜难以将DMC中的水脱除到规定要求的20mg/kg以下.     

富氮膜分离过程的理论分析和实验研究

本文对用中空纤维膜从空气中富集氮气的过程进行研究,较好地揭示了过程中各参数及膜性能与分离结果的关系.改变实验条件可得到浓度为85%～99.6%的富氮气体,回收率为78%～23%.实验对理论模型进行了验证,结果表明,在实验浓度范围内采用柱塞流逆流模型和全混柱塞流模型的计算值与实验值基本吻合,模型可以满足工业模拟和设计要求.     

聚乙烯醇/壳聚糖共混膜渗透汽化性能研究

制备了聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)共混膜,用渗透汽化膜技术实现了甲醇/碳酸二甲酯二元共沸物的有效分离,研究了共混组成、操作温度、原料组成对膜分离性能的影响,结果表明,随着共混膜中CS含量的增加,膜的渗透通量增大,分离系数先增大后减小,当共混膜中CS含量为66%时,该膜具有优异的渗透汽化性能,有较大渗透汽化分离指数PSI值=660.8g/(m2.h).操作温度升高,膜的渗透通量增大,分离系数略微减小;随着原料中甲醇含量的增大,膜的渗透通量增大,分离系数减小.该共混膜在分离甲醇/碳酸二甲酯二元共沸物时得到的渗透侧甲醇的浓度远大于对应饱和蒸汽的浓度,表明用膜法渗透汽化分离是优于精馏分离的.     

亚砜基改性纤维素膜的SO2气体渗透性能研究

分别使用二甲基亚砜浸泡的物理方法及苯基乙烯基亚砜加成的化学方法对纤维素膜进行了改性,并对改性膜的性能进行了测试.结果表明改性后纤维素膜仍为致密结构,SO2的渗透性能及其对N2的分离性能明显提高,其中改性液中添加二甲基亚砜的均相化学加成反应所得的改性膜具有较好的SO2渗透稳定性.