羊毛角蛋白膜的制备及其气体分离性能的研究

研究了羊毛角蛋白膜的制备及其气体分离性能．以角蛋白膜的CO2渗透速率和CO2相对于CH4的分离系数为指标,考察了制膜液中溶剂氨水的浓度、巯基乙酸和戊二醛的加入量对角蛋白膜的气体透过和分离性能的影响．     

羊毛溶液和角蛋白膜的实用制备技术与基本问题

综述了国内外羊毛角朊蛋白膜的制备和性能优化技术,从羊毛自身结构讨论了其溶解的可能性.概述了角蛋白溶液及其膜的制备与优化方法的研究与进展,指出羊毛溶解再利用的关键是无毒、无污染、高制取率、高纯度、高分子量角朊液的制备及成膜工艺,包括增塑剂、增韧剂、成孔剂的选择和优化解决方法.     

聚酰亚胺非对称膜的制备及其气体分离性能

以3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)和2,4,6-三甲基间苯二胺(TrMPD)为单体,采用两步法合成了一种聚酰亚胺(PI),并通过红外光谱对其结构进行了表征。以所制PI的四氯乙烷(TCE)溶液为铸膜液,甲醇为凝固浴溶剂,采用相转化法制得了一系列非对称膜(皮层厚度:3.4~5.7μm),并研究了不同制膜工艺条件对膜的形貌结构和性能的影响规律。结果表明:所制得的非对称膜具有良好的力学性能(拉伸强度28.9~40.9MPa,断裂伸长率38.9%~87.5%)和较高的二氧化碳通量[35℃,2atm,11.4~25.8GPU,1GPU=10-6cm3(STP)/(cm2·s·cmHg)]。气体透过选择性与膜的皮层缺陷控制密切相关,由5%PI溶液先在60℃下干燥35min,再在甲醇凝固浴中浸泡5min所制得的非对称膜的皮层高度致密,其气体透过选择性(PO2/PN2=4.10,PCO2/PN2=22.3,PCO2/PCH4=23.0)与均质膜一致。     

羊毛角蛋白塑料的制备和力学性能

利用羊毛制备了角蛋白塑料,考察了模压压强、模压温度以及增塑剂等对角蛋白塑料力学性能的影响。结果表明,随着模压压强的增大,塑料的最大拉伸强度升高,断裂伸长率降低。模压温度对塑料的力学性能影响不大。水和甘油都是角蛋白塑料良好的增塑剂,水含量为27%和甘油含量为20%时的增塑作用最好。     

聚醚共聚酰胺复合气体分离膜的制备与分离性能

以湿涂方式,采用浸渍涂层方法,通过溶剂蒸发制得聚醚共聚酰胺PEBA2533平板复合气体分离膜,探讨了在复合膜制备过程中,涂层液溶剂的选择、底膜、涂层浓度、涂层温度以及固化干燥时间等因素对CO2/N2体系渗透分离性能的影响.正丙醇和水的互溶性导致了大量表面缺陷的形成,使得以正丙醇为溶剂制得的复合气体分离膜对CO2/N2体系没有选择性.以正丁醇做溶剂,涂层质量分数大于5%时,形成具有致密分离层的复合气体分离膜,CO2/N2分离系数达到本征分离性能.涂层温度的升高促使复合膜表面缺陷的增加,导致CO2/N2的分离系数减小.     

人工角蛋白膜的成分及致密性表征

将羊毛溶解制得人工角蛋白膜,采用紫外、红外、拉曼光谱和扫描电镜表征其组分及致密性.实测结果表明,人工角蛋白膜对紫外光具有强吸收能力;角蛋白膜中大分子的构象以β-折叠链为主,与羊毛大分子的构象以α-螺旋链为主不同;膜的拉曼光谱也进一步解释和印证了羊毛角蛋白在经过溶解再固化过程后二级结构的变化;扫描电镜形态观察证明该成膜法制得的角蛋白膜为致密膜.     

还原法羊毛角蛋白的提取及对比研究

对5种还原法溶解体系提取羊毛角蛋白的溶解率及大分子的空间结构等做了比较测试和分析。其中,TCEP/亚硫酸氢钠溶解体系溶解时间合理,且溶解率和质量分数高。FTIR测试结果表明,所提取角蛋白的α-螺旋结构和β-折叠结构的含量较原毛都有所下降,而无规卷曲的含量增加明显,但变化程度不一。DSC测试结果表明,提取的角蛋白的α-结晶的熔融峰温各不相同,说明溶解改变了角蛋白大分子的结晶情况,且工艺不同,结晶情况改变程度也不同。     

P25杂化炭膜的制备及其气体分离性能

通过在炭膜前驱体中添加纳米二氧化钛-P25粒子制备了P25杂化炭膜,并采用TG、SEM、TEM、XRD、气体渗透性能测试等表征方法探讨添加P25纳米粒子对杂化炭膜的热解过程、微观结构及气体渗透性能的影响。结果表明,P25纳米粒子的加入提高了聚合物膜的热稳定性;P25粒子因团聚形成一定的堆积间隙并与炭基体形成了界面孔隙。气体渗透性能测试表明,P25的引入显著地提高了气体渗透通量,并随添加量增加提高而更加明显,气体选择性略有降低,分离机理仍以分子筛分为主;炭化终温的提高可以显著增加气体选择性,但气体渗透性有所降低。当P25添加量为20wt%,炭化终温为700℃时,所制备的杂化炭膜其H2、CO2、O2、N2、CH4气体渗透性分别为1769.2、1558.6、410.2、55.5和26.8 Barrer。     

BDAF-PMDA型聚酰亚胺炭膜的制备及其气体分离性能的研究

以2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]六氟丙烷(BDAF)为二胺单体,均苯四酸二酐(PMDA)为二酐单体,采用两步法制备了BDAF-PMDA型聚酰亚胺,进一步高温热解制备炭膜.采用红外、热重、X射线衍射分析其结构变化,并测试炭膜对纯组分及混合气体的渗透性能和分离选择性.结果表明,BDAF-PMDA型炭膜具有较高的气体渗透性,在CO2/H2体系中可优先渗透CO2.提高炭化温度,炭膜孔径减小,气体的渗透性能降低,选择性提高,并使得BDAF-PMDA型炭膜的分离机理由表面扩散为主逐渐变为表面扩散和分子筛分共同控制.     

管状复合炭膜的制备及气体分离性能

以商用PMDA-0DA型聚酰胺酸为涂膜液,采用浸渍涂膜法制备管状复合炭膜,考察支撑体的孔径尺寸、涂膜液浓度以及加入添加剂对所制备复合炭膜的气体分离性能的影响;并利用热重分析及扫描电镜考察所制备炭膜的热分解行为和复合效果.结果表明,与混煤支撑体相比,烟煤支撑体所制备的管状复合炭膜表现出更好的气体分离性能;随着涂膜液浓度的增加,气体的渗透速率呈先下降后上升的趋势,选择性则先增大后减小;添加表面活性剂不仅改善了涂膜液与支撑体表面的复合效果,减少了涂膜次数,同时提高了炭膜的气体渗透能力;在最佳制膜工艺条件下,H2、O2、CO2、N2的渗透速率分别为176.3×10-10、16.97×10-10、15.57×10-10、1.79×10-10mol/(m2·s·Pa),H2/N2、O2/N2、CO2/N2的选择性为100.7,10,9.34.     

CO_2/CH_4分离膜技术在沼气提纯中的应用研究进展

生物天然气(BNG)是近年来新兴的一种可再生清洁能源.制备生物天然气的核心是去除沼气中的二氧化碳.CO2/CH4分离膜技术被认为是未来沼气提纯领域最有潜力的一项技术.本文对CO2/CH4分离膜技术在沼气提纯中的应用研究和发展现状进行综述,包括CO2/CH4分离膜材料的最新发展;膜法沼气提纯工艺过程的设计;欧美膜法沼气提纯工业化装置的近况等;最后对膜法沼气提纯技术的主要困难及未来发展方向进行分析与讨论.     

烟煤制备成型活性炭及其PSA浓缩CH_4/N_2中CH_4的性能研究

以重庆烟煤为原料,采用碳化-活化-气相沉积工艺制备了变压吸附(PSA)浓缩CH4/N2中CH4用的成型活性炭,考察了制备工艺条件对活性炭浓缩CH4/N2中CH4效果的影响。用低温液氮吸附方法对活性炭的孔结构进行了表征。实验结果表明,制备的成型活性炭在单循环五步PSA过程的抽真空步骤可使CH4的浓度较原料气提高20.0%(体积分数)左右。对浓缩效果为20%(体积分数)的AC-1活性炭进行了表征,其BET比表面积为580m2/g,微孔孔容为0.14cm3/g,孔径分布主要集中在2.0～4.0nm。     

KH-570修饰的SiO2膜制备及CH4/CO2的分离

采用KH-570代替部分TEOS为前驱物,共水解缩聚反应制得疏水性SiO2膜,通过IR、DTG、SEM、接触角测试仪等手段对KH-570修饰后的SiO2膜进行表征,并对CH4和CO2渗透和分离进行研究。实验结果表明,修饰后(0.8KH-570)SiO2膜接触角达到94.2°,红外光谱分析表明修饰后SiO2膜疏水性增强;(0.8KH-570)SiO2膜具有完整性及在400℃水热稳定性;压差30kPa,分离因子随涂膜次数增加先增大后减小,涂膜5次达最大值2.13,超越了努森扩散理论分离因子1.66,此时分离效果好;对于涂膜5次的SiO2膜,CH4渗透通量随压差增加呈现非线性微增趋势,CH4/CO2分离因子几乎不变。     

Polymeric amine membrane materials for carbon dioxide (CO2)/methane (CH4) separation

Carbon dioxide separation from methane using membrane technology is getting attraction, and polymeric membranes are the most prominent polymer membrane materials. However, the existing polymeric membranes performance is inadequate due to trade-off limitation open new windows to explore. Therefore, in this study, amine polymeric membrane (APM) has been fabricated by the addition of different concentration (5 wt.% and 15 wt.%) of diethanolamine (DEA). The developed amine polymeric membranes have been characterized in term of morphology and thermal analysis using field emission scanning electron microscope and thermogravimetric analyzer, respectively. The permeance and selectivity have been determined by using pure carbon dioxide (CO₂) and methane (CH₄). Also, the effect of amine concentration on permeance and selectivity has been studied. The results confirmed the symmetric and homogenous structure and thermal stability of membranes up to 490 °C. The maximum percent increase by the 15 wt.% addition of diethanolamine is 102.08 % at 10 bar pressure.     

CO2/N2分离中水合物膜形成的影响因素研究

温室效应是如今人类所面临的一个重大问题,而二氧化碳对温室效应的"贡献"最大,因此发展研究捕集CO2的新型高效节能技术及相关理论,对避免温室效应,保护环境具有极其重要的意义.本文提出了将膜分离法和水合物法结合起来即水合物膜法,并利用自行组建的水合物膜法分离二氧化碳实验系统初步探索了多孔陶瓷管的孔径,体系的压力、温度、气体...     

Grafting Hypercrosslinked Polymers on TiO2 Surface for Anchoring Ultrafine Pd Nanoparticles: Dramatically Enhanced Efficiency and Selectivity toward Photocatalytic Reduction of CO2 to CH4

Metal deposition with photocatalyst is a promising way to surmount the restriction of fast e^?/h⁺ recombination to improve the photocatalytic performance. However, the improvement remains limited by the existing strategies adopted for depositing metal particles due to the serious aggregation and large unconnected area on photocatalyst surface. Here, a strategy is proposed by directly grafting hypercrosslinked polymers (HCPs) on TiO₂ surface to construct Pd-HCPs-TiO₂ composite with uniform dispersion of ultrafine Pd nanoparticles on HCPs surface. This composite with surface area of 373 m² g^?1 exhibits improved photocatalytic CO₂ conversion efficiency to CH₄ with an evolution rate of 237.4 µmol g^?1 h^?1 and selectivity of more than 99.9%. The enhancement can be ascribed to the grafted porous HCPs with high surface area and N heteroatom on TiO₂ surface for the stabilization of Pd nanoparticles, favoring the electron transfer and CO₂ adsorption for selective CH₄ production. This strategy may hold the promise for design and construction of porous organic polymer with semiconductor for efficient photocatalytic conversion.     

PDMS/PVDF复合膜分离VOC/N2的性能研究

采用涂布法制备了聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯(PDMS/PVDF)复合膜,并用于VOC/N2体系(正已烷/N2、环己烷/N2、正庚烷/N2二元混合气体)的分离,系统地考察了原料气浓度、原料气流速、操作温度对PDMS/PVDF复合膜分离性能的影响.结果表明,随着原料气浓度的升高、流速的增大,VOC的渗透率及选择性均增大,而随着操作温度的升高,VOC的渗透率和选择性有所降低.连续运行三个月,膜分离性能稳定,正庚烷的渗透率为1.2×10-6 mol/(s·m2·Pa),选择性可达145.