离子液体对气体的溶解性研究进展

概述了不同离子液体对CO2,O2,SO2,CH4等以及烯烃和烷烃气体的溶解性。文献资料分析表明,气体在离子液体中的溶解性差别很大,离子液体中的阴离子对气体的溶解度影响较大,而阳离子的影响较小。大部分气体在离子液体中的亨利系数随温度的升高而增大。气体在[bmim][PF6]中的溶解度比在[bmim][BF4]中的稍大。低温时[bmim][PF4]离子液体对CO2气体的吸收效果较好;[hmim][Tf2N]离子液体对SO2气体的吸收较好。在将离子液体用于气体吸收时可优先考虑Tf2N^-阴离子和具有较长侧链的眯唑型离子液体。     

离子液体对气体的溶解性研究进展

概述了不同离子液体对CO2,O2,SO2,CH4等以及烯烃和烷烃气体的溶解性。文献资料分析表明,气体在离子液体中的溶解性差别很大,离子液体中的阴离子对气体的溶解度影响较大,而阳离子的影响较小。大部分气体在离子液体中的亨利系数随温度的升高而增大。气体在[bmim][PF6]中的溶解度比在[bmim][BF4]中的稍大。低温时[bmim][PF4]离子液体对CO2气体的吸收效果较好;[hmim][Tf2N]离子液体对SO2气体的吸收较好。在将离子液体用于气体吸收时可优先考虑Tf2N^-阴离子和具有较长侧链的咪唑型离子液体。     

离子液体支撑液膜的CO2/CH4分离性能

由于离子液体对CO₂具有较好的溶解选择性,离子液体支撑液膜分离CO₂越来越受到关注。比较了含3种不同阴离子的常规离子液体([bmim][BF₄]、[bmim][PF₆]、[bmim][Tf₂N])作为支撑液膜的液膜相分离CO₂/CH₄的性能,考察了咪唑环上烷基链长对离子液体支撑液膜性能的影响。考虑向离子液体中引入胺基和羧基等亲CO₂基团,制备了1-丁基-3-甲基咪唑丙氨酸离子液体([bmim][β-Ala]),考察了 [bmim][β-Ala]支撑液膜分离CO₂/CH₄的性能,并对在CO₂渗透测试前后的支撑液膜进行了FT-IR分析,发现氨基酸离子液体中的-NH₂和CO₂的较强作用以及该离子液体的高黏性影响了CO₂的透过性,使[Bmim][β-Ala]支撑液膜的CO₂透过率低。     

PEGDME强化PVDF/PP复合膜的CO2分离性能

膜分离技术具有投资小、设备简单等优点,目前广泛应用于CO2分离等方面,膜材料是膜分离技术的核心。研究表明,聚合物中醚氧基团的存在可有效提高膜对CO2的渗透速率和选择系数。聚乙二醇二甲醚(PEGDME)结构中含有丰富的醚氧基团,同时端基空间位阻提供了较高的CO2扩散系数。本文以液态PEGDME为添加剂,聚偏氟乙烯(PVDF)为共混膜材料,利用聚丙烯(PP)多孔膜为支撑,通过溶剂蒸发法制备出具有良好分离性能的PEGDME-PVDF/PP共混复合膜。结果显示,随着PEGDME含量的升高,复合膜对CO2的渗透速率和CO2/N2选择系数均呈上升趋势,当PEGDME共混含量达到50%时,CO2的渗透速率为42.9GPU,CO2/N2选择性为47.5;随着PVDF浓度的增加,CO2的渗透速率呈下降趋势,CO2/N2的选择系数则缓慢上升;适当降低溶剂蒸发温度,PVDF结晶度降低,有助于提高膜性能;当溶剂蒸发温度为30℃时,PEGDME-PVDF膜对CO2的渗透速率达到84.7GPU,CO2/N2的选择系数达到47.2。     

[bmim][PF6]-DMF-水三元体系的液液相平衡测定

为得到含N,N-二甲基甲酰胺(DMF)废水中萃取回收DMF工艺所需的基础数据,用液液平衡釜常压下测定了1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6)离子液体-DMF-H2O三元体系在283.15～323.15 K下的液液分层曲线和液液相平衡数据.在此基础上,考察了三元体系中DMF和[bmim][PF6]离子液体的含量以及温度对[bmim][PF6]的选择性系数的影响.实验结果表明,液液平衡相图中两相区面积随温度升高而减小;相同温度下,[bmim][PF6]的选择性系数随着三元体系中DMF的含量增加而减小,随着离子液体用量增加而增大;溶液组成一定时,[bmim][PF6]的选择性系数随着温度升高而减小;当DMF的含量大于10％时,温度对选择性系数影响不大;283.15 K,三元体系中DMF的质量分数为2.04％时,选择性系数可达33.62,[bmim][PF6]用于萃取分离水中的DMF可行.     

超临界流体沉积制备[Emim][BF4]支撑型离子液体膜及其气体分离性能

为了进一步提高支撑型离子液体膜的制备效率及其CO2气体分离性能,将离子液体[Emim][BF4]以超临界流体沉积法负载到非对称的Al2O3支撑体内,制备了一系列支撑型离子液体膜,分别测定了CO2和N2两种纯气体在其中的渗透率,探究了制备参数(沉积时间、离子液体加入量和共溶剂加入量)对膜性能的影响规律.结果表明,基于[E...     

胆碱脯氨酸/RTILs支撑液膜的CO_2/N_2分离性能

选用不同种类的室温型离子液体(RTILs)与胆碱脯氨酸离子液体进行混合分别制得[Choline][Pro]/[EMIm][N(CN)_2]、[Choline][Pro]/[bmim][PF_6]以及[Choline][Pro]/[HMIm][NTf_2]混合离子液体,并将其应用于离子液体支撑液膜(SILMs)。考察操作温度、操作压差、RTILs种类和含量对SILMs分离CO_2/N_2性能的影响。结果表明胆碱脯氨酸/RTILs系列SILMs的CO_2通量在343.3~1936.9 barrer之间变化并且CO_2/N_2选择性为10.3~34.8。对CO_2膜过程内在机制探索表明随着[HMIm][NTf2]离子液体在混合离子液体中比例的增加,总阻力1/Kμ会呈现先降低后升高的趋势。与实验现象中随着[HMIm][NTf2]离子液体在混合离子液体中比例的增加CO_2先升高后降低相符。     

炭-炭复合膜制备的探索研究

以煤沥青基炭分离膜为支撑体，采用聚合物溶液涂层或浸渍制备出了炭－炭复合分离膜，测试了高纯H2，CO2，N2和O2单组分在炭－炭基复合分离膜上的渗透速率，计算了各气体组分的理想分离系数。结果显示以聚乙二醇水溶液进行表面涂层制备的炭－炭复合膜，其气体分离性能与炭分离膜相比稍有提高，以酚醛树脂N，N－二甲基乙酰胺溶液和加有分散剂的酚醛树脂乙醇溶液涂层制备的炭－炭复合膜在分离性能上都有较大提高，尤其加有分散剂的酚醛树脂乙醇溶液涂层后可使H2／CO2的分离系数达16．0左右，而采用酚醛树脂乙醇溶液涂层和浸渍得到的炭－炭基复合膜的气体渗透速率和分离系数均下降。     

离子液体二氧化碳分离膜研究进展

离子液体支撑液膜在较大跨膜压差（0.25～0.3MPa）下的稳定性较差,具有较好稳定性的聚离子液体膜和离子液体-聚合物共混膜等逐渐被关注。本文综述了离子液体支撑液膜、聚离子液体膜、离子液体?聚合物共混膜等离子液体膜CO2分离性能、分离机理及稳定性的最新研究进展,介绍了无机颗粒-离子液体-聚合物共混膜的研究现状。指出离子液体膜的高CO2渗透通量与高稳定性之间的矛盾、共混膜结构调控难等问题是其工业化应用的主要障碍,提出开发新的膜材料、改进制膜工艺以减小膜厚、优化膜结构是提高膜的CO2渗透和分离性能,并保持膜稳定性的有效途径。无机颗粒-离子液体-聚合物共混膜兼有较高的CO2分离性能和较好稳定性,具有良好的应用前景,对其制备方法、结构、性能及CO2分离机理的研究将成为这一领域的热点。     

用于芳烃/烷烃体系蒸汽渗透分离的离子液体支撑液膜研究

研究离子液体"填充型"支撑液膜制备规律,以及操作条件对苯/环己烷混合物蒸汽渗透分离过程影响。利用[C4mim][BF4]、[C8mim][BF4]、[C4mim][PF6]、[C6mim][PF6]、[4-Mebupy][BF4]、[3-Mebupy][BF4]离子液体分别制备支撑液膜,用于苯/环己烷混合物蒸汽渗透膜分离过程研究。实验比较了离子液体的种类、操作温度、原料液浓度等因素对苯/环己烷混合体系的蒸汽渗透膜分离性能的影响,其中[3-Mebupy][BF4]制得的支撑液膜对等体积配比的苯和环己烷混合物分离效果最佳,30℃时渗透通量为11.4g?m2?h?1,分离因子可达32.85。通过长时间运行的稳定性实验,证实离子液体支撑液膜的蒸汽渗透过程能够实现苯和环己烷的有效分离,具备良好的稳定性。离子液体"填充型"支撑液膜有望成为降低芳烃/烷烃等有机溶剂体系分离过程能耗的有效途径。     

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     

内嵌柔性支撑体PDMS复合膜的制备及其C_3气体/N_2分离性能研究

以钢网为支撑体,采用浸渍法制备具有内嵌柔性支撑体结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜,采用扫描电子显微镜对复合膜的形貌进行分析,探讨了制膜工艺对C_3气体/N_2体系气体渗透性能的影响。研究表明,与PDMS均质膜相比,在保持较高选择性的前提下,内嵌柔性支撑体PDMS复合膜不仅具有较高的气体渗透通量,同时表现出具有良好的柔韧可弯曲性能和机械强度。不同经纬结构的钢网所制备的柔性复合膜的气体渗透性能不同,结构疏松钢网制备的复合膜气体渗透速率较高;PDMS的制备工艺(如单体和交联剂的配比、固化反应时间及浓度)对复合膜的气体分离性能影响较大。在最佳制备工艺条件下,所制备的复合膜对N_2、C_3H_8、C_3H_6气体的渗透速率分别为8、106、178 GPU(1 GPU=10-6 cm3(STP)×cm~(-2)×s~(-1)×(cm Hg)~(-1);C_3H_8/N_2和C_3H_6/N_2的选择性分别为12和21。复合膜对烃类混合气也表现出良好的分离性能,并保持良好的渗透稳定性。     

室温离子液体辅助制备纳米TiO_2研究进展

评述了离子液体[Bmim][BF4]、[Bmim][PF6]、[C2OHmim]Cl、[C2OHmim][BF4]、[Emim][Tf2N]、[Emim][AcO]、[Acmim]Br等在制备纳米TiO2中的应用。在采用溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助法和电化学法制备纳米TiO2时,离子液体可作为溶剂和稳定剂。与其它溶剂相比,在离子液体中制备的纳米TiO2具有更细的粒度以及更好的分散性。指出了离子液体用于制备纳米TiO2存在的问题和今后研究的方向。     

基于共混聚醚共聚酰胺的气体分离膜的制备及性能研究

聚合物共混可以制备出兼有几种聚合物特性的共混膜。为了提高气体分离膜的综合性能,以2种不同型号的聚醚共聚酰胺（具有高选择性的Pebax1657和具有高渗透性的Pebax2533）为膜材料制备了气体分离膜,并对分离膜进行结构表征、分离性能和力学性能测试。结果表明,随着Pebax2533含量的增加,聚酰胺段的链间距逐渐增大,自由体积分数增大,玻璃化转变温度降低,断裂伸长率逐渐提高;与纯Pebax1657膜相比,共混膜的CO2和N2渗透系数同时增大,N2渗透系数增加速度较快;选择性逐渐降低;与纯Pebax膜相比,两者共混后的膜的综合性能有所提高。     

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液的CO_2吸收性能

为改善N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对CO2气体的吸收性能,选择了四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])、四乙基铵甘氨酸([N2222][Gly])、四甲基铵赖氨酸([N1111][Lys])、四乙基铵赖氨酸([N2222][Lys])4种功能性离子液体作为活化剂与其复配组成新型CO2吸收剂。用恒定容积法考察了总质量分数为30%的混合溶液吸收CO2的性能,分析了离子液体在水溶液中与MDEA通过质子传递相互促进吸收CO2的机理。实验结果显示离子液体能够显著提高MDEA水溶液吸收CO2的速率,且吸收速率随着添加量的增加而提高。在本文所用的几种混合吸收剂中,阴离子为赖氨酸的离子液体混合吸收剂具有较高的吸收负荷;而[N1111][Gly]-MDEA混合溶液对CO2的初期吸收速率最快,同时[N1111][Gly]-MDEA混合吸收剂的再生效率高于其他离子液体混合吸收剂,达到98%。     

胆碱脯氨酸/RTILs支撑液膜的CO2/N2分离性能

选用不同种类的室温型离子液体（RTILs）与胆碱脯氨酸离子液体进行混合分别制得[Choline][Pro]/[EMIm][N（CN）₂]、[Choline][Pro]/[bmim][PF₆]以及[Choline][Pro]/[HMIm][NTf₂]混合离子液体,并将其应用于离子液体支撑液膜（SILMs）。考察操作温度、操作压差、RTILs种类和含量对SILMs分离CO₂/N₂性能的影响。结果表明胆碱脯氨酸/RTILs系列SILMs的CO₂通量在343.3～1936.9 barrer之间变化并且CO₂/N₂选择性为10.3～34.8。对CO₂膜过程内在机制探索表明随着[HMIm][NTf₂]离子液体在混合离子液体中比例的增加,总阻力1/K_m会呈现先降低后升高的趋势。与实验现象中随着[HMIm][NTf₂]离子液体在混合离子液体中比例的增加CO₂先升高后降低相符。     

接枝型聚离子液体聚砜膜制备及CO2分离性能 （着急）

聚离子液体是一种具有较高CO2选择性的新型膜材料,然而,由于可聚合离子液体的种类少、价格昂贵,难以实现工业应用。对此,本文提出以商业化芳族聚合物聚砜（PSf）为基础材料,通过简单可控的氯甲基化和咪唑鎓化反应,制备接枝型聚离子液体—咪唑鎓化聚砜（PSf-g-[MIm][Cl]）膜。研究了咪唑鎓化程度、操作温度、操作压力对膜性能的影响,结果表明该膜材料具有较好的压力稳定性,并且咪唑鎓（MIm）基团含量会极大的影响其性能,随着咪唑鎓化程度的增加,膜内MIm基团逐渐形成连续的传递通道,CO2渗透系数和选择性显著提高。本文制备的聚离子液体,咪唑鎓化程度最高达172%,具有良好的成膜性,在25 ℃、0.4 MPa以及增湿条件下进行测试,CO2渗透系数达到66.4 barrer,CO2/N2选择性为118.4。     

离子液体-水体系的相平衡

通过对1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim][PF4])离子液体 水体系相平衡及NaCl、NaBF4和氯化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]Cl)对离子液体 水体系相平衡的影响进行了研究,结果表明: 离子液体[bmim][BF4] H2O二元体系具有典型的最高上临界溶解温度(UCST)行为,其最高上临界温度为5.3℃左右,临界组成为50%(水的质量分数); NaCl和NaBF4降低 [bmim][BF4] H2O体系的混溶性,而[bmim]Cl增加该体系的混溶性.由此得到一种简单定性地判断离子液体[bmim][BF4]中可能存在的杂质种类和水平的方法,并利用此结果可设计纯化该离子液体的绿色工艺.     

SiO2/APTES/Zn2 BDC2 DABCO复合膜的制备和性能研究

将含有氨基的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)接枝在多孔SiO2片上,得到氨基活化的多孔SiO2基底SiO2/APTES.以氨基活化的多孔SiO2为基底制备大面积连续致密的无机膜三乙烯二胺对苯二酸合锌(Zn2 BDC2DABCO),即SiO2/APTES/Zn2BDC2DABCO复合膜.通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、气体分离测试对得到的复合膜的化学结构、表面形貌和气体分离性能等进行了表征分析.结果表明:制备的复合膜具有与模拟的立方体结构具有一致的晶相,且无机膜连续致密,无缺陷;气体分离测试结果显示该无机膜对CO2具有很好的选择性,可以用来分离和回收CO2.     

纳米TiO2增强阴离子导电膜中碱性离子液体的稳定性研究

首先，以N-甲基吡咯烷为原料，通过两步法合成碱性甲基吡咯烷离子液体（[DMPy]OH）。然后，通过物理掺杂方式在聚乙烯醇（PVA）膜基质中引入[DMPy]OH碱性离子液体和纳米二氧化钛（TiO2），最后引入戊二醛（GA）交联PVA，制得PVA-[DMPy][OH]-TiO2复合膜。利用纳米二氧化钛（Nano-TiO2）表面分布的未配位饱和的Ti4+、O2-与[DMPy]OH中阴阳离子间的自组装效应，以及戊二醛（GA）交联PVA形成半互穿结构来降低膜内碱性离子液体的流失率，增加膜内“阳离子活性点位”数量，加快OH-的迁移速率，提高电导率。借助X射线衍射(XRD)和Mapping测试证实了Nano-TiO2和[DMPy]OH间自组装作用的存在，同时对复合膜的机械性能、热稳定性能、电导率、耐碱性等指标进行测试。结果表明，该系列复合膜，形貌平整、均一；当离子液体添加量为25wt%，Nano-TiO2添加量为1wt%时，80℃下PVA-[DMPy][OH]-TiO2复合膜的电导率为2.78×10-3 S.cm-1，室温下浸渍于水中12h后，离子液体流失率为23.2%；与未添加Nano-TiO2的PVA-[DMPy][OH]膜相比，电导率提高了19.4%，离子液体流失率降幅约为34.3%；室温下，3M KOH中耐碱性测试120h后，电导率和初始值相比并无明显变化，表现出优异的耐碱稳定性。热稳定性测试结果表明，该膜分解温度高于200℃，具有良好的热稳定性。