工艺条件对复合膜性能影响研究

以聚砜中空纤维超滤膜为基膜,哌嗪(PIP)为水相反应单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相反应单体,通过界面聚合法制备聚酰胺复合纳滤膜.研究了水相单体浓度、有机相单体浓度、热处理温度和时间等条件对复合膜分离性能的影响;并初步探讨了操作压力、料液温度和pH值等操作条件对复合膜分离性能的影响.实验结果表明,在0.7MPa,2...     

聚酰胺复合纳滤膜的制备与表征

以聚砜超滤膜为基膜,通过间苯二胺(PDA)与均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合制备聚酰胺复合纳滤膜.系统地考察了界面聚合条件对所得复合膜性能的影响及膜对不同类型的无机盐的分离性能.详细表征了基膜与复合膜的表面形貌和接触角.结果表明:最佳聚合条件为:PDA质量分数1.5%,TMC质量分数0.1%,水相浸泡时间3min,反应时间20s,热处理温度80℃,热处理时间3min.在0.6MPa下,对2 000mg/L的MgSO4的截留率和通量分别为95.6%和7L/(m2·h).复合膜对四种不同类型无机盐的截留率的次序依次为Na2SO4MgSO4NaClMgCl2.此外,表面形貌和接触角研究表明通过界面聚合在基膜表面形成了一层聚酰胺功能层.     

新型炭／T型分子筛复合膜材料的设计、制备及应用

以聚酰胺酸为有机前驱，两种不同形貌的T型分子筛为杂化物经高温热解制备了新型的炭／T型分子筛复合膜材料。利用TG、XRD、SEM等分析手段对所制备的复合膜的微结构进行了研究。结果表明，T型分子筛在炭相中分散良好，其晶体结构在热解过程中没有被破坏，同时形成了稳定的无机，无机复合结构。单组分气体（CO2，O2，N2和CH4）以及混合气体（CO2／CH4，O2／N2）的渗透实验表明，分子筛减小了气体分子在膜中的扩散阻力从而大大提高了复合膜对气体分子的渗透能力，其中，复合膜对CO2和O2渗透系数可达1302Barrer[1Barrer=1×10^-10cm^3（STP）·cm／cm^2·s·cmHg]和334Barrer，同时CO2／CH4混合气体分离系数达到62，O2／N2分离系数达到8左右。这些数据表明该复合膜是一种可实现大规模二氧化碳以及空气分离的理想膜材料。     

板状C/C复合膜的制备及其气体分离性能

以商用PMDA-ODA型聚酰胺酸为涂膜液,采取旋转涂膜技术在煤基板状炭膜支撑体上制备成C/C复合膜.研究了旋转涂膜次数、支撑体性质、支撑体表面预浸渍处理及加入表面改性剂对C/C复合膜气体分离性能的影响,采用扫描电镜对炭膜的复合效果和微结构进行表征.结果表明:随着旋转涂膜次数的增加,气体的渗透速率下降、分离系数增加;与无烟煤支撑体相比,以烟煤支撑体制备的C/C复合膜气体渗透速率和分离系数均较大;无烟煤支撑体经预浸渍处理后可以提高C/C复合膜的气体渗透速率;涂膜液中加入表面改性剂可以改善涂膜液和支撑体的复合效果,经一次涂膜即可制备出具有分子筛分性质的C/C复合膜.以烟煤为支撑体制备的C/C复合膜对H2/N2、CO2/N2和O2/N2的分离系数分别为94.3、18.3和10.2;空气中O2/N2分离系数为10.8,氧气的渗透速率为4.99×10-9 mol·m-2· s-1· pa-1,一次富集氧气浓度达到74.4％.     

液晶复合膜对H2,N2,CO及CO2气体分离性能的研究

本文研究了三种液晶/高分子复合膜对H_2、N_2、CO及CO_2等四种气体的透过情况。实验表明,液晶/高分子复合膜在液晶的熔点以下对H_2及CO_2具有较好的选择性,其原因可能是小分子液晶添加剂使聚合物的致密结构发生了变化。选择性αH_2/N_2、αH_2/CO等在液晶的熔点附近有较大的突跃。渗透系数P_(H_2),P_(CO_2)较之PVC膜均有数量级的提高。液晶分子结构对气体的分离系数有很大影响,液晶分子中是否含有酯基或氰基在液晶的熔点(T_(KN))以上的选择性αH_2/N_2、αH_2/CO、αCO_2╱N_2以及αCO_2/CO等可差别3～4倍。     

气体分离复合膜制备中材料匹配和孔渗现象的研究

介绍了气体分离复合膜的基本构型、制备方法及近期的发展，阐述了制备气体分离复合膜时遇到的两个问题；材料匹配和孔渗现象。模拟计算了孔渗对复合膜分离性能的影响，并对如何防止孔渗现象的发生进行了讨论。     

新型耐高温聚芳酰胺复合膜的制备及性能

为了将反渗透技术在高温流体环境中使用,研究制备具有较高热稳定性的超滤膜以制备耐热性良好的复合膜,以杂萘联苯聚芳醚超滤膜为支撑层,通过间苯二胺与均苯三甲酰氯的界面聚合制备聚芳酰胺复合膜.研究了聚合反应中单体的浓度、反应温度和反应时间等与膜性能的关系.用原子力显微镜照片表征了膜表面形貌的变化,证明致密复合层的形成是膜性能变化的关键.考察了操作温度、压力对膜性能的影响.随着操作压力和温度的提高,膜的通量迅速增加,但对2000 mg·L-1的NaCl溶液的截留率则保持在99.0%左右,无明显变化.膜在1.6 MPa、80℃下重复测试30 d,性能无明显降低,说明其具有良好热稳定性.     

聚酯(PET)硅橡胶复合膜制备与渗透汽化分离性能的研究

讨论了以聚酯(PET)为支撑层,以聚二甲基硅氧烷(PDMS107)为皮层的硅橡胶复合膜的制备工艺,并以乙醇水物系为料液,分析了硅橡胶、交联剂正硅酸乙酯(TAOS)、催化剂(二月桂酸二丁基锡)对分离系数及渗透通量的影响,并考察了膜下侧渗透压、料液浓度对膜分离性能的影响.     

乙基纤维素/C60复合膜制备及气体分离性能研究

为制备C60含量不同的乙基纤维素(EC)/C60复合膜,采用UV-可见光谱、AFM和XRD等手段对紫外光辐照前后复合膜结构进行表征,并考察其对气体分离及渗透性能的影响.结果表明,复合膜经紫外光辐照后,C60在膜表面的分布由独立的簇状结构转变为连续平缓的丘陵状结构,膜表面更加致密光滑;复合膜分子链间距未发生明显变化,但对N2、CO2、H2的渗透性能和H2/N2、CO2/N2分离性能产生明显影响.当C60添加量达到1.6%时,未经紫外光辐照的复合膜对CO2及H2的透气系数较纯EC膜分别提高了30%和40%,分别达到61.29Barrer和78.88Barrer,对H2/N2,CO2/N2理想分离系数增至纯EC膜的1.47和1.38倍,分别达到9.979和12.84;经紫外光辐照后,高C60含量的EC/C60复合膜能够保持纯EC膜对CO2和H2的透过水平,而对H2/N2和CO2/N2的分离性能增至纯EC膜的2.30和2.43倍,分别达到17.49和25.60.     

聚醚砜-纳米二氧化硅气体分离复合膜的性能

研究了纳米二氧化硅(SiO2)颗粒的添加对聚醚砜纳米二氧化硅气体分离复合膜气体渗透性能的影响.采用SEM、机械性能和气体分离性能等评价方法分别表征膜的微观结构、力学性能及分离性能.结果表明:随着SiO2添加量的增加,杨氏模量增大,H2、N2、O2、CH4和CO2气体的渗透通量增大,但O2/N2,CO2/CH4和H2/N2的分离因子有所降低;中空纤维气体分离复合膜在放置一段时间后,性能趋于稳定;制备好的膜以乙醇和正己烷为交换剂,在烘箱中烘干作为后处理方式能够使膜具有较好的分离性能.     

聚醚酰亚胺基炭分子筛膜的形成及其气体分离性能研究

以商用聚醚酰亚胺(PEI)作为前驱体,采用经过ZrO2-Al2O3复合溶胶修饰的陶瓷氧化铝为支撑体,浸渍涂膜制备聚合物膜,在空气中预氧化处理后,经500～800℃不同的炭化温度下制备出气体分离炭分子筛膜。为了考察炭化温度对炭膜结构和气体分离性能的影响,采用热重分析(TG)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和气体渗透等测试手段,对热解过程聚合物膜热稳定性、炭微晶结构及石墨化进程、微观形貌和气体分离性能进行了系统研究。结果表明,不同的炭化温度对所形成炭膜表现出不同物理和化学结构、炭结构和孔结构,最终影响炭分子筛膜的气体渗透性和分离选择性。     

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.     

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.     

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.     

PVA-PAA共混／CA复合膜制备及其分离碳酸二甲酯的性能

研究了聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)共混膜的交联以及铸膜液配方和膜的热处理条件对PVA-PAA共混/CA复合膜渗透汽化(PV)分离碳酸二甲酯(DMC)/水混合物性能的影响.结果表明:交联的PvA-PAA膜在纯水中的溶解率小,改善了膜在长期运行中的稳定性;随着PAA含量、混合交联剂戊二醛和乙二醇的浓度以及热处理条件的变化,水渗透通量JH2O和渗透液的含水量CP-H2O呈规律性变化.在优化条件下制备的PVA-PAA共混/CA复合膜,PV分离DMC/水二元混合物的JH2O为100 g/(m2·h),CP-H2O接近100%,分离DMC/甲醇/水三元混合物时,可同时脱除甲醇和水,当操作温度升高,JH2O和JCH3OH分别增加,CP-DMC始终小于3.6%.     

中空纤维反渗透复合膜的制备及分离性能研究

通过间苯二胺水溶液和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的界面缩聚反应,以聚砜中空纤维超滤膜为基膜,制备了聚芳香酰胺反渗透复合膜.用扫描电镜对复合膜的表面及断面进行表征,探索了复合膜在不同操作条件以及进液性质下的分离性能.研究结果表明:中空纤维反渗透复合膜具有良好的耐压密性和稳定性,在0.7MPa下具有良好的分离性能.此复合膜对NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、MgSO4、Na2SO4等无机盐水溶液的脱盐率不低于93.5%,通量大于21L/(m2·h);对天津市大港、小站两地的苦成水具有优异的淡化性能;对天津市自来水中的盐分也有良好的去除率.     

可用于镁锂分离的双荷电纳滤膜研制

近年来,随着新能源材料的快速发展,锂的需求量大幅上涨．为满足日益增长的锂需求,采用纳滤技术从盐湖提锂已成为一种趋势．通过调控纳滤膜表面电荷和孔径以提高Mg²⁺的截留率和Li⁺的渗透率,可显著提高Mg²⁺/Li⁺的选择性．采用氨乙基哌嗪(AEP)为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,通过调控水相单体浓度变化,控制分离层致密性和正反面电荷,制备了具有镁锂选择性的平板纳滤膜．研究结果表明,采用该单体制备的纳滤膜对MgCl₂截留率为97.6%,单盐镁锂分离因子为24.5,在混盐体系(Mg²⁺/Li⁺质量比为20)中镁锂分离因子为44.8.     

NaY沸石杂化炭膜的制备及气体分离性能的研究

以聚酰亚胺为前驱体,NaY型沸石为掺杂剂,经成膜和炭化制备了杂化炭膜.采用扫描电镜、X射线衍射、热重分析、红外光谱分析对膜样品的结构与性质进行了表征.考察了掺杂剂量、渗透温度与渗透压力对炭膜的结构及气体分离性能的影响.结果表明,与纯炭膜相比,杂化炭膜在保持高O_2/N_2选择性的前提下,渗透性显著提高;随着膜内沸石含量的提高,杂化炭膜的渗透性明显提高.由沸石质量分数为0.5%前驱体经650℃炭化所制备的杂化炭膜,对O_2的渗透性达79.5 Barrer, O_2/N_2选择性达7.5.     

Cu3(BTC)2对PDMS/PEI复合膜气体分离的改性研究

将金属骨架化合物(MOFs) ——Cu3(BTC)2填充到聚二甲基硅氧烷中,制备聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺(PDMS/PEI)非对称平板复合膜,进行了4种气体O2、N2、CO2及CH4的渗透过程研究,考察了Cu3 (BTC)2填充量及操作条件对膜分离性能的影响.结果表明,随Cu3 (BTC)2填充量的增加,4种气体的渗透通量及O2/N2、CO2/N2和CO2/CH4的分离系数较未改性的复合膜均有所提高,其中填充量为25％的改性复合膜获得了较优的效果;随操作压力的升高,气体的渗透通量增大而分离系数略有上升;随操作温度的升高,气体的渗透通量增大,CO2/N2和O2/N2的分离系数有所下降,而CO2/CH4的分离系数略有增加.