乙基纤维素/TiO2复合膜的制备及气体渗透性能

以乙基纤维素(EC)和正钛酸丁酯(TBT)为主要原料,通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了EC/TiO2复合膜。研究了TiO2粒子在复合膜中分布形貌、复合膜的结构变化及对气体渗透和分离性能的影响。结果表明,TiO2质量分数达到25%时,微米级的TiO2粒子均匀分散在复合膜中,复合膜形成有机-无机三维网络结构,测试气体在膜中的渗透行为主要受动力学因素控制,其中H2、O2透气系数分别增大至纯EC膜的1.8倍和1.3倍,H2/N2及O2/N2分离性能略有提高。     

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％.     

优先渗透CO_2的TS-1/C杂化功能炭膜的制备研究

以PMDA-ODA型聚酰胺酸为原料,通过掺杂钛硅分子筛(TS-1)制备气体分离用杂化功能炭膜.系统考察了钛硅分子筛(TS-1)掺杂量、炭化温度等因素对功能炭膜气体渗透性和分离性能的影响,利用FT-IR、XRD、TG和TEM等分析手段对TS-1/C杂化原膜及其在不同温度下炭化的炭膜结构和性能进行表征.结果表明:掺杂钛硅分子筛(TS-1)可大幅提高炭膜对CO2的渗透性能;当掺杂质量分数为20%,炭化温度为600℃时,CO2、H2、O2、N2、CH4的渗透系数分别可达9 087Barrer、8 111Barrer、2 017Barrer、426Barrer和357Barrer;当炭化温度为700℃以上时,功能炭膜对各气体的渗透性急剧降低,气体分离性大幅提高.     

Cardo型共聚酰亚胺/TiO2纳米复合膜的制备及气体分离性能

以9,9′-双(4-氨基苯基)芴(BAPF)对聚酰胺酸(PAA(BTDA-DMMDA),PAA-A)修饰,得到Cardo型共聚酰亚胺(PI(BTDA-BAPF-DMMDA),PI-B);以TiO2溶胶对其杂化,得到PI-B/TiO2系列纳米复合膜。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对PI-A、PI-B及PI-B/TiO2系列膜进行结构表征。结果表明,TiO2以纳米级别颗粒均匀分散在PI-B中,dPI-A,dPI-B,dPI-B/TiO2分别为0.4770 nm,0.4606 nm,0.4646 nm。气体渗透实验表明,H2和O2在PI-B膜中的透过系数与PI-A膜相差不大,但H2/N2及O2/N2的分离性能增至PI-A膜的2.0倍和2.2倍(达到32.38和8.369);当TiO2溶胶含量达到24%时,H2和O2在PI-B/TiO2复合膜对透过系数为PI-A膜的3.5倍和5.9倍,达到8.959×105Pa和3.625×105Pa,H2/N2及O2/N2的分离性能增至PI-A膜的2.5倍和4.2倍,达到39.49和15.97。     

煤基管状炭膜的制备及应用

以煤为原料,与粘结剂混合后经挤压成型、炭化制备煤基管状炭膜.通过选用不同的煤种及加入模板剂对煤基炭膜的孔结构进行调控,并将其用于C/C复合气体分离膜支撑体及处理钛白废水、含油废水.结果表明:以煤基管状炭膜为支撑体,分别以聚醚砜酮(PPESK)和聚糠醇(PFA)为前体,采用浸渍涂膜法制备的气体分离用C/C复合膜,在25℃时H2/N2,O2/N2,CO2/N2的分离系数分别为104.3,13.7,21.8及347.0,12.5,31.4.经煤基炭膜处理后,钛白废水渗透液中TiO2的浓度为0.04 mg/L,TiO2的截留率为99.99%;含油废水的除油率可达到97%以上,渗透液中含油量小于10 mg/L.     

PDMS/PVDF复合膜的制备及其对C_3H_8/N_2体系的分离

用相转化法制得PVDF底膜,并在此底膜上用表面涂敷法涂上PDMS分离层,对复合膜进行了表征,红外结果表明,PDMS预聚物发生了交联;扫描电镜(SEM)照片结果表明,PDMS在PVDF多孔膜表面形成均匀致密的分离层.利用PDMS/PVDF复合膜对C3HR/N2体系进行分离性能测试.考察了原料组成,原料压力和实验温度对PDMS/PVDF复合膜分离性能的影响.实验结果表明:随着原料压力升高,膜对C3H8N2的分离因子降低,通量增大;随着实验温度降低,膜对C<.3H8/N2的分离因子升高,通量增大.在C3H8体积分数10%,原料压力0.6 MPa,实验温度15℃时,PDMS/PVDF复合膜对C3H8的通量为2 684.6×108 m3/(m2?·s·Pa),分离因子αC3H8/N2=35.6.     

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.     

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。     

聚醚共聚酰胺多层复合气体分离膜的制备及其分离性能

采用浸渍涂覆法,以聚醚共聚酰胺PEBA1074嵌段高分子为选择层膜材料制备具有超薄分离层的PEI/PDMS/PEBA1074/PDMS多层复合气体分离膜,探讨了操作条件对H2、N2、CH4和CO2等在多层复合膜中的渗透性能的影响.多层复合膜对极性气体具有较高的渗透通量,并且对极性/非极性气体分离体系具有较高的选择性.CO2对多层复合膜存在增塑作用,其渗透通量随操作压力的增加而增加;随着操作温度的升高,H2、N2、CH4和CO2在复合膜中的渗透通量显著增大,而CO2/非极性气体(H2、N2和CH4)的分离系数减小.气体渗透通量与温度的关系在PEO链段熔点的上下分别满足不同的Arrhenius方程.当操作温度大于PEO链段熔点温度时,气体的渗透活化能减小.     

定向聚合制备硅分子筛复合膜

研制出一种高强度、高选择透过性的硅分子筛复合膜 .这种膜的最大特点 ,是其表面分离层是由定向聚合制得的硅树脂膜裂解制成 .由于这种硅树脂的大分子呈规则排列 ,因而导致最终裂解膜的孔径分布极窄 ,膜选择透过性能较大幅度提高 .这种膜对气体的渗透系数约为1 0 3Barrer(1Barrer =7.6× 1 0 - 8cm3·cm/cm2 ·s·MPa) ,H2 /N2 分离因子可达 90 ,其选择透过性能远优于常规的有机膜和无机膜 ,也优于常规碳分子筛膜和硅分子筛膜 .这种膜以多孔陶瓷为支撑体制成复合膜 ,因而具有较高的强度 .     

PMDA-ODA型聚酰亚胺炭/碳纳米管杂化膜的制备及气体分离性能研究

针对现有气体分离炭膜存在的渗透速率低等问题, 提出并设计在PMDA-ODA型聚酰亚胺前驱体中掺杂碳纳米管, 经高温热解后制备炭/碳纳米管杂化膜. 分别采用透射电镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)和气体渗透实验对炭/碳纳米管杂化膜的微观结构和分离性能进行表征. 实验结果表明, 在PMDA-ODA型聚酰亚胺前驱体中掺杂碳纳米管后, 碳纳米管与炭基体之间形成明显的“界面间隙”, 打破了原有炭膜中由乱层炭构成的无序微孔结构, 重新构建了杂化炭膜的孔隙结构. 与纯炭膜相比, 杂化炭膜的气体渗透速率大幅增加, 其中O₂的渗透速率增大接近4倍(达到1576 Barrer), 而O₂/N₂的分离选择性仅降低17%.     

聚酰亚胺/TiO2 复合膜的制备、表征和气体渗透性测定

以硅藻土-莫来石陶瓷膜管为支撑体，以TiO2为过渡层，通过溶胶-凝胶法制备了负载型聚酰亚胺／TiO2复合膜．采用FTIR、NMR、TG／DTA、TEM、BET和气体渗透法对复合膜进行了表征和测试．结果表明：TiO2相通过与聚酰亚胺链上羧酸基支链发生键连形成有机无机组分交错分布的网状结构；复合膜具有良好的热稳定性和有机无机兼容性；相对于聚酰亚胺膜，复合膜对H2、CO2、N2和H2O具有较高的分离性；TiO2含量为15wt％的复合膜对H2／N2、C02／N2和H20／N2的分离因子分别为64．2、42．5和80．8．     

γ-Alumina composite membranes modified with microporous silica for CO2 separation

-Al2O3 composite membranes have been modified with microporous silica layers to improve the separation factor of CO2 to N2. From the analysis of micropore volume fraction and CO2 adsorption behaviour of SiO2 unsupported membranes, it was found that the SiO2 membrane layer feasible to separate CO2 could be obtained from a sol prepared by hydrolysis of tetraethyl orthosilicate in aqueous nitric acid solution (acid concentration of 0.001 M and sol pH of 2.0). The unsupported membrane prepared from this optimum sol had a micropore volume fraction of 0.85 and CO2 adsorption amount of 27 cm3(STP)g–1 at 0.1 MPa and 25°C. Defect-free silica modified -Al2O3 membranes could besynthesized by dipcoating or pressurized coating from outside the support. The CO2/N2 separation factor of these membranes varied severely with the separation process parameters, such as transmembrane pressure, stage cut and CO2 concentration in feed gas. -Al2O3 membranes modified by dipcoating and pressurized coating had a CO2/N2 separation factor of 2.4 and 1.45, respectively, at P = 0.3 MPa, stage cut = 0.1, and 25°C for a CO2 feed gas mole fraction of 0.5. The CO2/N2 separation factor at 25°C decreased with increasing heat-treatment temperature. The main mechanisms of CO2 permeation through silica modified membranes were surface diffusion and Knudsen diffusion.     

气体分离复合膜涂层因子模型

本文利用电路原理,针对多孔支撑气体分离复合膜的特点,引入涂层因子,推导出分离系数、渗透速率与该因子的关系式.并讨论了底膜透量、涂层厚度对复合膜性能的影响。文中采用乙基纤维素/聚砜复合膜进行氧氮分离实验,发现上述模型能较好地拟合实验结果。     

乙基纤维素平板膜用于O2—N2气体分离性能和结构研究

本文工作中选用乙基纤维素为膜材料,用无纺布做增强材质,考察了膜液浓度、添加剂种类及用量、蒸发时间、凝胶温度、热处理等因素对O_2-N_2分离性能的影响,并用扫描电镜观察所得膜的形态结构。     

KOH活化法制备气体分离用炭分子筛膜

选用KOH为活化剂,利用化学活化法制备炭分子筛膜,考察在热塑性酚醛树脂(PFNR)涂膜液中添加不同质量分数的KOH对炭分子筛膜的影响.结果表明,在炭化过程中,KOH的加入可促进炭分子筛膜孔径的均匀分布,使炭分子筛膜具有发达的孔隙结构.当KOH在PFNR中的添加量从0％增加到4％时,H2的渗透速率由23.68×10-10 mol·m-2·s-1·pa-1提高到28.6×10-10 mol·m-2·s-1·Pa-1;但H2/N2和H2/CH4的分离系数明显下降,分别从471.3下降到147.5、540下降到270.CO2/CH4和O2/N2的分离系数只有轻微下降.     

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.     

C60/PVK/CdS纳米粒子功能复合 LB 膜研究

目的 尝试用Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ（ＬＢ）技术组装Ｃ６０技术组装Ｃ６０功能复合体系的新方法。方法 采用（ＬＢ）技术制备Ｃ６０／ＰＶＫ／ＣｄＳ花生酸混合ＬＢ膜并利用界面化学反应技术将混合膜与硫化氢气体反应制得Ｃ６０／ＰＶＫ／ＣｄＳ纳米粒子功能复合ＬＢ膜并进行紫外光谱表征。结果 含不同比例Ｃ６０的Ｃ６０ＰＶＫ／ＡＡ体系可以在辐亚相上形成稳定的单层膜并转移到固体基片上得到了ＬＢ多层膜,ＬＢ混