等离子体聚合制备渗透汽化膜的研究现状及趋势

本文就等离子体聚合技术在制备渗透汽化分离膜中的应用，特别对制备乙醇－水体系分离膜进行了介绍。     

渗透汽化膜机理研究

用顺丁烯二酸酐对聚乙烯醇（ＰＶＡ）进行交联制得渗透汽化膜,并用于水－乙醇渗透汽化分离,研究了膜的溶胀平衡过程及选择溶解与渗透汽化关系,结果表明,膜对水优先溶解,其分离系数主要由溶解选择性控制,透过速率主要由溶胀度控制。     

渗透汽化膜的制备及其应用进展

渗透汽化（pervaportion, PV）作为一种新颖的分离技术在工业范围内得以应用,至关重要的是它在恒沸混合物、近沸混合物分离方面的显著优势。相比分馏、精馏、萃取等传统分离方法,渗透汽化技术具有经济、高效、便于管理的优点,但目前缺少优质的渗透汽化膜材料和先进的膜制备方法。本文综述了近年来渗透汽化技术以及渗透汽化膜的研究现状,首先介绍了PV技术的分离机理、PV膜的制备方法、PV技术在工业上的应用领域等,并重点讨论了料液温度、料液浓度、料液流速、膜上下游蒸汽压差、膜材料等关键因素对渗透汽化分离性能的影响。文中提出未来渗透汽化技术应在膜材料方面积极探索,选用聚合物为材料,并结合先进的膜制备方法来进一步降低膜的厚度,从而明显地提高膜渗透通量。     

渗透蒸馏的膜及膜组件

本文对渗透蒸馏的膜及膜组件作一介绍。     

用PVP水解物制备CO2固载膜及膜的性能

以自由基聚合合成了聚乙烯基吡咯烷酮（PVP），并用其水解产物聚N-乙烯基-γ-氨基丁酸钠（PVSA）和聚砜（PS）超滤膜制备了PVSA/PS复合膜；用红外光谱、X射线衍射等方法研究了PVP及其水解产物PVSA的结构，证实了PVSA含有可作为CO₂载体的仲胺基与羧基；测试了复合膜的透气性能及对CO₂/CH₄的选择性.结果表明，在26℃，压力为1333Pa时，CO₂渗透速率可达5.46×10^-7 cm³(STP)•cm^-2•s^-1•Pa^-1，CO₂/CH₄的理想分离因子达到212.1.随着进料气压力的增大，CO₂/CH₄的分离因子及CO₂的渗透速率均呈下降趋势.依据膜的渗透通量随压力的变化特性以及不同状态下膜的红外光谱，分析了膜对CO₂的促进传递机理.     

PEO/聚吡咯中空纳米微球混合基质膜的制备及其CO2渗透分离性能

采用壳层具有介孔结构的聚吡咯中空纳米微球作为填料,和聚氧化乙烯单体共混自由基聚合制备了混合基质膜。结果表明,聚吡咯微球与基质相容性较好,未见明显团聚现象和缺陷。混合基质膜的渗透系数随填料含量的增加先增大后减少,在0.5%处达到最大值,CO₂渗透系数增长31%;CO₂/N₂分离系数有所降低,CO₂/CH₄分离系数则变化不大。研究表明,由于聚合物链段对微球壳层的介孔填充,气体在膜内的扩散系数不升反降,渗透系数的提高主要是由于溶解度系数的变化,而这也导致了溶解选择性的变化,进而影响了分离系数。     

用PVP水解物制备CO2固载膜及膜的性能

以自由基聚合合成了聚乙烯基吡咯烷酮 (PVP) ,并用其水解产物聚N 乙烯基 γ 氨基丁酸钠 (PVSA)和聚砜 (PS)超滤膜制备了PVSA/PS复合膜 ;用红外光谱、X射线衍射等方法研究了PVP及其水解产物PVSA的结构 ,证实了PVSA含有可作为CO2 载体的仲胺基与羧基 ;测试了复合膜的透气性能及对CO2 /CH4的选择性 .结果表明 ,在 2 6℃ ,压力为 1333Pa时 ,CO2 渗透速率可达 5 4 6× 10 -7cm3 (STP)·cm-2 ·s-1·Pa-1,CO2 /CH4的理想分离因子达到 2 12 1.随着进料气压力的增大 ,CO2 /CH4的分离因子及CO2 的渗透速率均呈下降趋势 .依据膜的渗透通量随压力的变化特性以及不同状态下膜的红外光谱 ,分析了膜对CO2 的促进传递机理     

烟气CO2膜吸收技术及其工艺因素分析

新型膜吸收技术是将膜分离与传统吸收技术耦合而成的高效分离技术,在减轻地球温室效应、保护环境以及工业、医学、宇航等多种实际利用领域具有广阔的发展空间.本文基于烟气CO2分离膜吸收技术的现状和进展,在分离原理、工艺及材料选择、传质等关键方面进行了分析总结.结果表明,以醇胺溶液为基础的复合吸收剂较单一吸收液效果有很大提高.与...     

CO2共聚物新材料研究进展

介绍了脂肪族聚碳酸酯等类型的ＣＯ２共聚物的合成方法以及有关的催化体系、反应的特点、相平衡、动力学以及产物性质和应用。     

面向环己烷氧化过程的渗透汽化膜材料及膜反应器(Ⅰ)渗透汽化膜材料的初步选择

为构建面向环己烷氧化过程的渗透汽化膜反应器,依据溶度参数理论对环己醇(酮)/环己烷渗透汽化分离膜材料进行了初步选择。通过构建30种常见聚合物和3种溶剂的二维浓度参数图、考虑氢键作用的影响以及综合分析δ的矢量形式差和模数,初步得出了PA-66、PVP、PEG、CTA和CA为较适宜的膜材料。     

纳米SiO2改性聚乙烯醇渗透汽化膜

将纳米Si0：添加到聚乙烯醇(PVA)渗透汽化膜中，通过X—射线衍射、TCA分析、强度测试和渗透汽化分离实验研究了改性PVA膜的性能。与纯PVA膜相比，改性膜的结晶度浅小，拉伸强度明显增大，断裂伸长率有所减少，热稳定性增加。且随着纳米SiO2的增加，改性膜的结晶度和断裂伸长率逐渐浅小，热稳定性逐渐增大，拉伸强度增大的幅度逐渐浅小。改性膜用于分离质量分数40％。95％的乙醇水溶液，分离性能随料液乙醇浓度的变化规律与纯PVA膜相似。随着纳米Si02的增加，分离选择性先增大后下降，透过速率单调增加，添加1％(与PVA质量比)以内的纳米SiO2能得到综合性能较好的PVA渗透汽化膜。     

CO2在全氟羧酸离子交换膜内促进传质特性的研究

本文以全氟羧酸离子交换膜为支撑体、乙二胺(EDA)为活性络合剂、制备促进传质膜。在常用的工业条件下,测定了纯CO_2以及CO_2/N_2二元混合物在该膜内的渗透通量。实测结果表明,此膜对CO_2的促进因子可达13.8,而对CO_2/N_2的分离因子高达316。本文假设促进传质过程的控制步骤为气体在膜相的扩散,据此导出了相应的机理模型,该模型与实测结果吻合良好。     

中空纤维膜吸收器中CO2吸收过程模拟

研究了CO₂在中空纤维膜吸收器中的吸收过程.以非湿膜操作为例,建立了中空纤维膜吸收器的传质模型,用T-型差分法模拟了CO₂在水、NaOH、乙醇胺(MEA)、2-胺基-2-甲基-1-丙醇(AMP)水溶液中的吸收.研究了AMP-MEA混合有机胺水溶液吸收CO₂的过程.对于CO2在0.6mol•L^-1 NaOH水溶液中的吸收,比较了模拟结果与实验数据,二者符合较好.     

聚丙烯中空纤维膜组件分离烟气中的CO2

膜吸收法在大型工业燃煤电厂二氧化碳（CO2）捕集方面具有很好的应用前景,但烟气组分对该技术效果影响还有待进一步研究。本文以单乙醇胺（MEA）为吸收剂,开展了疏水性聚丙烯（PP）中空纤维膜组件分离模拟烟气中的CO2的实验研究,考察了吸收操作条件以及燃煤烟气中水汽和SO2对膜组件吸收效率的影响。结果表明,试验的最佳液气比为24 L/m3;MEA的浓度为0.6 mol/L;膜组件进口的温度变化对吸收效率基本没有影响;CO2的浓度在10%～20%内变动对吸收效率影响不大。与CO2相比,SO2会优先发生吸收作用,而水汽则会吸附在聚丙烯中空纤维膜组件的孔壁上,产生毛细管凝聚现象,阻塞CO2的渗透吸收。     

Pd-SiO2复合膜的氢气选择渗透特性

Palladium membranes were prepared on an a-alumina support by metal-organic compound chemical vapor deposition (MOCVD) method from palladium(Ⅲ) acetate precursor. Permeation properties of hydrogen and helium gas were studied as a function of the number of times of deposition of palladium on the peeling off phenomenon of palladium, which is common in electroless plated membrane, was observed. Silica was introduced into the pores to prevent the palladium grain from peeling off. The palladium-silica conjugated membrane does not show the peeling off phenomenon and can withstand the high temperature up to 800℃ which is the upper limit of our apparatus.The separation factor for hydrogen gas over carbon dioxide gas was improved with the increase of number of times of silica coating by sacrificing the H2 permeation and finally increased to four times. The improvement on the separation of hydrogen gas over carbon dioxide for pulladium-silica conjugated membrane was evaluated and a model of permeation pattern (palladium and silica) was proposed. This model suggests that the separation factor for hydrogen over carbon dioxide could be improved by introducing silica layer because the silica layer fills the pores and reduces the gas permeation without sacrificing the hydrogen permeation through the palladium region. These results indicate that the introduction of silica into the palladium grain is a promising means to improve the hydrogen separation performance of palladium based composite membranes.     

中空纤维膜吸收器中CO2吸收过程模拟

研究了CO₂在中空纤维膜吸收器中的吸收过程.以非湿膜操作为例，建立了中空纤维膜吸收器的传质模型，用T-型差分法模拟了CO₂在水、NaOH、乙醇胺(MEA)、2-胺基-2-甲基-1-丙醇(AMP)水溶液中的吸收.研究了AMP-MEA混合有机胺水溶液吸收CO₂的过程.对于CO2在0.6mol•L^-1 NaOH水溶液中的吸收，比较了模拟结果与实验数据，二者符合较好.     

复合溶液膜吸收CO2的性能及其对膜孔润湿的影响

利用自行搭建的CO₂膜吸收实验台，采用聚丙烯（PP）膜组件，以质量分数10%的N-甲基二乙醇胺（MDEA）作为主体胺溶液，添加不同配比的哌嗪（PZ）、乙醇胺（MEA）、甘氨酸钾（PG），考察CO₂脱除效率和传质速率的变化，比较不同复配比的复合溶液表面张力以及对PP膜的浸润性，并以10%MDEA+10%PG混合溶液作为吸收液进行长时间实验。结果表明：添加少量的添加剂对MDEA溶液膜吸收CO₂均有显著的促进作用，当配比小于0.2时，促进作用大小为PZ>MEA>PG；当配比大于0.2时，促进作用大小为PZ>PG>MEA；PZ和MEA均随着添加配比的增加，溶液表面张力减小，而PG相反；表面张力小的溶液对膜浸润性较强，容易造成膜润湿；添加剂质量分数均为10%时，对膜溶胀性和疏水性以及膜孔结构影响大小为PZ>MEA>PG；在20天内，PG/MDEA混合溶液作用下的CO₂脱除效率从89.56%下降为83.09%，对PP的疏水性影响较小，膜组件可以稳定运行。吸收液表面张力对膜吸收法脱除CO₂性能的影响显著。所得结果可为膜吸收CO₂吸收剂复配提供依据，并可为揭示膜吸收CO₂过程中膜润湿导致膜失效的机理以及抑制膜润湿提供实验数据。