Pebax气体分离膜制备及其用于沼气提纯的研究

以聚醚共聚酰胺(Pebax)为分离层膜材料,采用浸渍涂覆法制备复合气体分离膜,考察了Pebax复合膜对CH_4、CO_2和H_2S等纯气以及一系列浓度的CO_2/CH_4混合气的渗透分离性能,并采用螺旋卷式膜分离器错流模型模拟分析Pebax气体分离膜用于沼气提纯的技术可行性.实验结果表明,Pebax膜具有较高的CO_2渗透通量和CO_2/CH_4分离系数.由于CO_2的增塑作用,复合膜对CO_2/CH_4混合气的分离系数小于其理想分离系数;不同浓度混合气中CO_2与CH_4的渗透通量随原料气中CO_2分压的增大而增大,而与原料气中CO_2的浓度无关.Pebax单级膜分离的沼气提纯效果受切割比、压力比等操作条件以及原料气组成等因素的影响,通过设计两级Pebax膜分离工艺可将CH_4富集到95%以上,同时回收90%的CH_4,改进膜工艺参数可获得更高的提纯效果,证明Pebax复合气体分离膜用于沼气提纯CH_4是可行的.     

γ射线对聚酰亚胺膜结构及气体分离性能的影响

采用~(60)Co-γ射线对聚酰亚胺膜进行辐照,通过傅里叶变换红外光谱、热失重分析、压差法气体渗透性能测试等方法对聚酰亚胺气体分离膜结构、热性能和气体分离性能进行表征,考察γ射线辐照对于聚酰亚胺气体分离膜性能的影响。结果表明:γ射线辐照导致聚酰亚胺膜分子结构发生了一些改变,辐射过程中发生开环反应,辐射效应以分子链断裂为主。CO_2气体通过聚酰亚胺膜的渗透系数P(CO_2)远远高于O_2、N_2以及CH_4气体的渗透系数P(O_2)、P(N_2)和P(CH_4);吸收剂量达到50kGy时,单一气体(O_2、N_2、CO_2、CH_4)通过聚酰亚胺膜的渗透系数均达到最大值;随着吸收剂量的增加,聚酰亚胺分离膜对CO_2/CH_4体系的分离效果越来越好。     

聚酰亚胺中空纤维膜研究进展

论述了聚酰亚胺中空纤维膜制备的新方法,介绍了用于制备中空纤维膜的新型聚酰亚胺膜材料的开发,综述了聚酰亚胺中空纤维膜在气体分离和渗透汽化膜过程中的应用。     

脱除CO2的膜吸收过程研究

研究了用中空纤维膜组件脱除CO2的吸收过程,制备了一系列不同装填率的中空纤维膜组件．用这些膜组件进行实验,以不同浓度的单乙醇胺（MEA）溶液为吸收剂,研究了气液两相的流量和浓度、组件的装填率、吸收剂的循环使用等因素对CO2膜吸收过程的影响．实验结果表明：气、液相流量的增大和液相MEA浓度的增加都可使CO2的传质通量增大;气相CO2浓度的增加会使总传质系数减小;在组件进口气液流量和浓度相同的条件下,组件装填率（0．5％～21％）的变大有利于CO2的脱除;随着吸收液循环次数的增加,CO2的传质通量和其脱除率都会降低．     

退火预处理对中空纤维炭膜结构和性能的影响

炭膜具有优异的热稳定性、化学稳定性和气体分离性能.以聚酰亚胺中空纤维膜为前驱体，经过T_g附近退火预处理(250、300和350℃),进而高温炭化制备高性能中空纤维炭膜，研究了预处理条件对炭膜结构和气体分离性能的影响.结果表明，当退火预处理温度升高时，中空纤维炭膜的结构更加致密，其CO₂/CH₄和H₂/CH₄选择性提高，气体通量下降.尤其是当退火预处理温度为350℃时，与未经预处理的中空纤维炭膜相比，其CO₂/CH₄和H₂/CH₄选择性分别提高了98%和195%.同时，研究了渗透温度和压力对气体分离性能的影响，采用HIM(氦离子电镜)、FTIR和XRD对中空纤维炭膜的结构进行了表征.     

PVA/PS中空纤维复合膜用于脱除丙烯中微量水分的蒸汽渗透性能研究

制备了用于蒸汽渗透的聚乙烯醇(PVA)/聚砜(PS)中空纤维复合膜,研究了气相丙烯中脱除微量水分的蒸汽渗透性能.分析讨论了原料气流速、吹扫气流速、丙烯中水分含量及操作温度等因素对蒸汽渗透分离性能的影响.对于原料气中水分质量分数为0.43%、丙烯为99 5%以上的混合蒸汽,其蒸汽渗透性能为:分离因子α=49005;水渗透通量J水=17.2g/(m2·h).结果表明,采用蒸汽渗透膜法脱除丙烯中微量水分是可行的.     

高性能聚醚酰亚胺中空纤维气体分离膜的制备与分离性能

以新型聚醚酰亚胺为制膜材料,采用PEI/NMP/GBL/THF/EtOH铸膜液,以干-湿法纺丝工艺制备高通量与高分离性能中空纤维气体分离膜.铸膜液中加入γ-丁内酯(GBL)调节膜支撑层结构,通过改变空气间隙高度调控中空纤维膜分离层结构与分离性能.随着空气间隙高度的增加,中空纤维气体分离膜的致密皮层厚度增加,缺陷孔径降低,导致膜的渗透性降低,选择性升高.用硅橡胶涂层后,得到性能稳定的高分离性能中空纤维气体分离膜.通过改进的Henis阻力复合膜模型和气体通过非对称膜的传递机理对膜的致密层结构参数进行了分析.结果表明,空气间隙高度和干燥前的溶剂交换过程对中空纤维膜的分离性能和结构参数具有显著影响.     

减压膜蒸馏法再生天然气脱碳液研究

甲基二乙醇胺(MDEA)溶液在吸收天然气中的CO_2时发生可逆化学反应,因此对MDEA富液的再生可进一步完善天然气生产工业.实验采用聚丙烯(PP)膜组件作为富液再生器,利用减压膜蒸馏法再生含CO_2的MDEA富液.研究富液温度、真空度、流量和富液中CO_2浓度对分离因子和脱碳率的影响,探究各参数影响能力的大小并寻找出最佳操作参数.研究表明,脱碳率随温度、真空度、流量和CO_2浓度增大而增大;分离因子随温度、真空度和CO_2浓度增大而增大,随流量增大而减小.最佳操作条件为温度50℃,真空度65 kPa.各参数对减压膜蒸馏影响顺序为温度真空度流量CO_2浓度.     

膜法海水吸收烟气中二氧化碳的试验研究

采用自制聚丙烯中空纤维膜接触器,以海水作为吸收剂,对模拟烟气中CO2进行吸收试验研究,主要考察烟气流量、CO2浓度、海水流量、海水pH值及膜填充率对CO2脱除率及膜接触器传质性能的影响.研究结果表明:(1)提高烟气流量或CO2浓度能提高膜接触器对CO2的处理量,导致脱碳率下降;(2)提高海水流量能明显提高脱碳率和传质速率;(3)提高海水pH可增大海水对CO2的吸收能力,直接决定了海水对CO2的吸收机制;(4)增大膜接触器填充率所对应的脱碳率并非最高,有效气液接触面积是影响脱碳率和过程传质的重要因素.     

气体渗透法测量聚偏氟乙烯微孔膜孔径影响因素的研究

孔性能参数是分离膜产品重要的技术指标,决定了分离膜的通量、截留率等渗透性能.气体渗透法(气液置换法)是测量有机微孔膜孔性能参数的主要方法之一.选用不同孔径大小的聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜和中空纤维膜为对象,研究了组件型式、运行方式、清洗过程、浸润时间等前处理过程对孔径测试结果的影响.结果表明,组件型式对中空纤维膜孔径测试结果的影响较小;内压膜和外压膜应选用不同的运行方式测量;湿膜和受污染的干膜在测试前需做清洗处理;膜样品必须充分浸润才能获得理想的测试结果.     

中空纤维含浸液膜渗透器烟气脱硫的研究

使用中空纤维含浸液膜渗透器,以水、亚硫酸钠溶液以及柠檬酸钠溶液为膜液,分别考察了室温下,不同原料气/吹扫气进气速率和不同膜液浓度对SO2、O2、N2等组成的混合气体中SO2的去除效果以及吹扫气出口处SO2浓度的影响.结果表明:该反应器在适宜的操作条件下不仅能较好地去除SO2,而且对SO2的富集效果也十分明显.     

超高相对分子质量聚乙烯中空纤维膜的制备与性能研究

以白油为稀释剂,利用热致相分离法制备了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)中空纤维膜。研究了UHMWPE纺丝溶液浓度及制得中空纤维膜的冷拉伸倍数对中空纤维膜结构性能的影响。研究结果表明:随着纺丝溶液浓度的提高,UHMWPE的动态结晶温度与浊点变高,制得UHMWPE中空纤维的孔隙率和水通量下降,对牛血清蛋白的截流率变大,纤维力学性能也得到提升;拉伸后中空纤维膜中微纤网络沿拉伸方向取向,高浓度纤维膜的孔隙率变小,而低浓度纤维膜的孔隙率则变大,纤维膜的力学性能变大。     

改性石墨烯材料掺杂聚酰亚胺制备混合基质膜分离CO2/N2

海洋石油生产平台日常产生大量CO_2温室气体,对其进行分离捕集并回注地层,可有效改善原油流动性,提高原油产收率,产生可观的经济效益及环保社会效益.聚酰亚胺(PI)是目前最具有应用价值的气体分离膜材料,因受Robeson上限的限制,很难同时满足高渗透系数和高选择性的要求.使用氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO)对聚酰亚胺进行掺杂制备混合基质膜,进行了CO_2/N_2气体分离的实验研究.结果表明,制备的氧化石墨烯掺杂的聚酰亚胺混合基质膜(PI-GO)和还原氧化石墨烯掺杂的聚酰亚胺混合基质膜(PI-rGO)相比于纯聚酰亚胺膜,分离性能明显提升;对比混合气干湿态气体渗透性能,混合气湿态时PI-rGO膜的渗透系数和分离因子分别上升了13.52%和24.34%.     

硅橡胶—聚砜非对称中空纤维复合膜气体渗透行为的研究

首先采用聚矾/二甲基乙酰胺/水体系,按照Loeb-Sourirajan 工艺制备了两种聚砜非对称中空纤维膜;后经硅橡胶表面涂层制成了硅橡胶—聚砜非对称中空纤维复合膜。实验测定了它们对H_2、CO_2、O_2和N_2等气体的渗透率在不同温度(10℃～40℃)下随渗透压力(2kg/cm~2～12kg/cm~2)的变化。通过计算得到各种气体通过两种复合膜的表观活化能。结果指出,非对称复合膜对气体的渗透分离性能,除表面涂层和致密层外,支撑层的结构和厚度也影响气体的渗透行为,尤其对快气的渗透性能影响更大,使气体通过不同结构的非对称复合膜时,表观活化能有很大差别。操作温度也会直接影响气体通过复合膜的渗透分离性能。     

膜接触器分离混合气中二氧化碳

以N-甲基二乙醇胺（MDEA）水溶液为吸收剂,采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组件（HFPPM）作为膜接触器,研究了膜接触器分离CO2/N2混合气传质性能,主要考察了吸收剂浓度,液速,吸收温度,原料气浓度和气速等因素对CO2吸收性能的影响,比较了同一膜组件不同流程和不同膜组件及膜形态对分离效果的影响,并对膜组件运行的稳定性进行了初步考察,实验结果表明,采用MDEA溶液和HFPPM膜接触器分离CO2/N2混合气具有较快的传质速率和较高的分离效率．     

双膜分离器的研究

本文以He-CH_4二元混合气体及He-CH_4-N_2三组元混合气体为被分离体系,对由中空纤维型醋酸纤维素膜(CA)与毛细管硅橡胶膜(SR)构成的单膜和双膜渗透器进行了实验研究,测试与分析了有关参数及操作条件对分离性能的影响;建立并验证了适用于双膜渗透器的数学模型;对非对称膜渗透行为的数学计算模型作了进一步的探讨。     

双膜分离器的研究

本文以He-CH_4二元混合气体及He-CH_4-N_2三组元混合气体为被分离体系,对由中空纤维型醋酸纤维素膜(CA)与毛细管硅橡胶膜(SR)构成的单膜和双膜渗透器进行了实验研究,测试与分析了有关参数及操作条件对分离性能的影响;建立并验证了适用于双膜渗透器的数学模型;对非对称膜渗透行为的数学计算馍型作了进一步的探讨。     

聚二甲基硅氧烷膜蒸汽渗透分离低浓度乙醇/水溶液的研究

对聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜蒸汽渗透分离低浓度乙醇/水溶液的性能进行了研究,考察了料液浓度、膜器温度、循环气体流量、真空度等因素对PDMS膜蒸汽渗透性能的影响.结果表明,渗透通量和渗透侧乙醇浓度随着料液中乙醇浓度的增大而增大,但分离因子有所降低;随着膜器温度的升高,渗透通量增加,渗透侧乙醇浓度下降,影响显著;随着循环气体流量的增大,渗透通量和渗透侧乙醇浓度均有较大幅度的提升,有利于蒸汽渗透过程的进行;随着真空度的增大,渗透通量上升,渗透侧乙醇浓度下降.     

天然气膜法脱碳过程中节流降温行为的研究

采用实验室自制的聚酰亚胺(PI)中空纤维膜组件，通过气体节流渗透降温实验装置，系统考察了天然气中主要气体组分、膜渗透速率、组件填充率、操作压力以及放空比等参数对于膜法脱碳过程中气体节流渗透降温规律的影响.实验结果表明，CO₂气体表现出最为显著的节流渗透降温现象；膜渗透速率、组件填充率、操作压力等参数的提高会加剧组件内CO₂气体节流渗透降温程度，即降温速率变快且降温程度更严重；操作压力为1.5 MPa、进气温度为24.0℃时，膜组件内产生近20℃温降；放空比的提高在一定程度上有利于缓解组件内的温降现象.这些结果揭示了相关参数对膜组件内CO₂节流渗透降温行为规律性的影响，为天然气膜法脱碳过程中CO₂节流渗透降温行为的预判提供了科学有效的理论依据.     

中空纤维膜氢回收系统在制氢装置的应用

简述了中空纤维膜分离原理、开车步骤，分析了中空纤维膜氢回收系统标定数据，指出存在的问题，并进一步对比分析了加氢干气直接作为制氢原料和用中空纤维膜氢回收系统的非渗透气作为制氢原料的优缺点．