聚醚共聚酰胺-三醋酸甘油酯多层复合气体分离膜的制备及其分离性能

以聚醚共聚酰胺Pebax1074为分离层主体膜材料,以三醋酸甘油酯(GTA)为添加剂,制备具有超薄分离层的Psf/PDMS/Pebax1074和Psf/PDMS/Pebax1074-GTA/PDMS多层复合气体分离膜.考察了Pebax1074和GTA浓度、温度、压力等条件对H2、N2、CH4和CO2等在复合膜中的渗透性能的影响.结果显示,随Pebax1074浓度的增大,Psf/PDMS/Pebax1074膜对气体的渗透通量急剧下降,气体选择性逐渐增大至接近Pebax1074本征值.当GTA质量分数大于50%,Psf/PDMS/Pebax1074-GTA复合膜的气体渗透通量大幅增加,而气体选择性不高.利用硅橡胶对复合膜表面保护后,气体选择性接近Pebax1074材料本征值.Psf/PDMS/Pebax1074-GTA/PDMS多层复合膜对CO2具有较高的渗透通量和较高的选择性.CO2对多层复合膜存在塑化效应,渗透通量随压差增大而增大;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/(N2、CH4、H2)的分离系数减小.     

聚醚共聚酰胺膜的制备与分离性能

以橡胶态聚醚共聚酰胺(Pebax1074)嵌段共聚物为膜材料,采用流延法制备亲水性无缺陷的Pebax1074均质膜.由于Pebax1074嵌段高分子中的聚环氧乙烷(PEO)链段对CO2分子的亲和性,Pebax1074膜对CO2/非极性气体分离体系有较高的分离性能.CO2渗透系数由于增塑作用随膜两侧压差的增大而显著增大,且温度越低增塑作用越大;而N2、CH4和H2等非极性气体的渗透系数由于流体静力学压力效应随膜两侧压差增大略有减小,温度越高流体静力学压力效应越弱.N2、CH4、H2和CO2在Pebax1074膜中的渗透系数均可用Arrhenius方程描述,且随着压力的升高,CO2的渗透活化能下降,而N2、CH4和H2非极性气体的渗透活化能升高.     

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.     

聚醚共聚酰胺复合气体分离膜对CO2/N2分离性能的研究

以烟道气中CO2的捕集为研究背景,以聚醚共聚酰胺Pebax1657嵌段共聚物为选择层膜材料,采用浸渍涂覆法,制备具有超薄分离皮层的PEI/PDMS/Pebax1657/PDMS多层复合气体分离膜,研究复合气体分离膜对CO2/N2混合气的分离特性.由于CO2的增塑作用,复合膜对CO2/N2混合气的分离系数为40左右,低于其理想分离系数.操作压力和原料气中CO2浓度对复合膜的渗透分离性能以及混合气的分离效果影响显著.在实际应用中,可通过调节膜两侧操作压力来提高CO2的富集浓度.     

聚醚共聚酰胺/聚乙二醇共混膜的制备及其气体渗透性能的研究

以聚醚共聚酰胺(Pebax1074)嵌段共聚物和分子量为400的聚乙二醇(PEG400)为膜材料,采用聚合物共混和流延成膜的方法,制备出不同质量比的均一透明Pebax1074/PEG400共混均质膜.PEG400作为塑化剂与Pebax1074共混之后,改变了聚合物链段的活动性,增加了醚氧键的含量,使N2、H2、CH4和CO2渗透系数以及CO2对其它气体的选择性都得到了增加.操作条件对气体在共混膜中的渗透性能也有较大的影响.由于塑化效应的作用,膜两侧的压差对CO2和非极性气体的渗透系数影响不同,并且随共混膜中PEG400含量的变化而变化.气体在共混膜中的渗透系数随操作温度的升高而增大,通过Arrhenius方程可把渗透通量与温度联系起来.     

聚醚共聚酰胺/吐温20凝胶膜的制备及其气体渗透性能

通过溶剂挥发法制备了高渗透性聚醚共聚酰胺/吐温20(PEBA/Tween20)凝胶膜,并对其密度、结晶结构和力学强度进行了表征,探讨了Tween20含量对凝胶膜CO2、N2渗透性能的影响。结果表明:PEBA/Tween20凝胶膜具有优异的力学性能,Tween20的加入使得膜结构疏松,膜内聚酰胺链段的结晶消失,因而CO2和N2在凝胶膜内的渗透系数显著增加。同时,Tween20中的乙氧基团(EO基团)对CO2有较强的溶解能力,因而膜的CO2/N2选择性也相应增加。当Tween20含量从0增加到65%(质量分数)时,凝胶膜的CO2渗透系数由169barrer增加到267barrer,CO2/N2的理想分离因子从22.53增加到36.58。     

聚天冬氨酸/聚醚共聚酰胺互穿网络水凝胶复合膜的制备及其性能研究

以聚琥珀酰亚胺(PSI)为改性剂,己二胺(HDA)为交联剂,通过原位交联及水解,制备了聚天冬氨酸/聚醚共聚酰胺(PAsp/PEBA)互穿网络水凝胶复合膜(PAsp/PEBA复合膜)。探讨了PAsp/PEBA复合膜的组成对膜吸水性能、水含量及其在膜中存在状态的影响;采用衰减全反射-红外光谱、扫描电镜及热重等手段对膜进行了表征。结果表明:PAsp组分的引入不但能有效调控PAsp/PEBA复合膜的含水率及其存在状态,而且能同时提高PEBA的力学性能,当PSI用量为15%(PSI占PEBA的质量分数),己二胺用量为3%时,复合膜的综合性能最优,吸水率可达32.01%,结合水含量为3.19%;拉伸强度和断裂伸长率分别比纯PEBA膜提高了21.80%和43.42%;SEM表明,当PSI用量为20%时,复合膜出现相分离。     

高性能聚醚酰亚胺中空纤维气体分离膜的制备与分离性能

以新型聚醚酰亚胺为制膜材料,采用PEI/NMP/GBL/THF/EtOH铸膜液,以干-湿法纺丝工艺制备高通量与高分离性能中空纤维气体分离膜.铸膜液中加入γ-丁内酯(GBL)调节膜支撑层结构,通过改变空气间隙高度调控中空纤维膜分离层结构与分离性能.随着空气间隙高度的增加,中空纤维气体分离膜的致密皮层厚度增加,缺陷孔径降低,导致膜的渗透性降低,选择性升高.用硅橡胶涂层后,得到性能稳定的高分离性能中空纤维气体分离膜.通过改进的Henis阻力复合膜模型和气体通过非对称膜的传递机理对膜的致密层结构参数进行了分析.结果表明,空气间隙高度和干燥前的溶剂交换过程对中空纤维膜的分离性能和结构参数具有显著影响.     

Pebax气体分离膜制备及其用于沼气提纯的研究

以聚醚共聚酰胺(Pebax)为分离层膜材料,采用浸渍涂覆法制备复合气体分离膜,考察了Pebax复合膜对CH_4、CO_2和H_2S等纯气以及一系列浓度的CO_2/CH_4混合气的渗透分离性能,并采用螺旋卷式膜分离器错流模型模拟分析Pebax气体分离膜用于沼气提纯的技术可行性.实验结果表明,Pebax膜具有较高的CO_2渗透通量和CO_2/CH_4分离系数.由于CO_2的增塑作用,复合膜对CO_2/CH_4混合气的分离系数小于其理想分离系数;不同浓度混合气中CO_2与CH_4的渗透通量随原料气中CO_2分压的增大而增大,而与原料气中CO_2的浓度无关.Pebax单级膜分离的沼气提纯效果受切割比、压力比等操作条件以及原料气组成等因素的影响,通过设计两级Pebax膜分离工艺可将CH_4富集到95%以上,同时回收90%的CH_4,改进膜工艺参数可获得更高的提纯效果,证明Pebax复合气体分离膜用于沼气提纯CH_4是可行的.     

多层共挤复合膜及其生产线

多层共挤复合膜(以下简称多层共挤膜)是一种采用共挤出工艺生产的复合膜,即使用二台以上挤出机,以多种不同性能特点的塑料原料熔融后,经可控的分配流道,进入自动模头挤出,冷却后制成的多层复合膜。复合层数可以是二——三层到五——七层,甚至更多层。多层共挤复合膜能够充分利用各种不同性能的塑料原料,根据需要进行合理组合,从而提高复合膜和片材的整体性能,它不仅具有优良的物理机械性能,而且阻隔性好,透气透湿率低;耐热,耐低温;保鲜,保香;无毒,无味,耐油脂等,适应性广而又灵活,用它包装的食品、药品、饮料等具有较长的保鲜、保质寿命和货架寿命,适用于较长保存期的中、高档商品的包装。     

Pebax/SAPO-34混合基质膜的制备及性能研究

选用Pebax1657和SAPO-34为膜材料,分别采用醋酸和1-丁醇为溶剂,通过流延法制备Pebax/SAPO-34混合基质膜(MMMs).研究发现,溶剂能显著地影响膜的结构形态以及渗透性能.纯Pebax膜的气体渗透系数受溶剂的影响较大,而选择性受溶剂影响不大.对于分子筛含量较高(质量分数33%)的MMMs,以1-丁醇为溶剂时,分子筛的分散均匀程度更高,但就材料的成膜性而言,醋酸为溶剂时更好.MMMs中气体渗透系数的变化是结晶度、扩散曲度、链段运动能力和膜形态等因素的共同作用的结果.醋酸为溶剂时,由于相分离的发生,气体的渗透系数出现突跃,最大提高到纯Pebax膜的3倍.1-丁醇为溶剂时,除H2外,气体渗透系数先出现一定程度的提高,而后由于受到链段僵化以及扩散曲度的影响而降低.     

PVA/PEI共混膜对于碳酸二甲酯与二氧化碳体系的分离效果

针对碳酸二甲酯/二氧化碳(DMC/CO2)体系制备有较好分离效果的膜,选取聚乙烯亚胺(PEI)作为膜中运输二氧化碳的载体分子,有良好成膜性的聚乙烯醇作为膜的基础材料.在一般情况下,该膜对于纯二氧化碳的通量随着聚乙烯亚胺含量的增加而增大.对DMC/CO2体系的渗透通量随着聚乙烯亚胺含量的增加、压力差的提高和温度的升高而增大,分离因子随聚乙烯亚胺含量发生变化,随压力变化不大,随温度升高而降低.在30℃,压力差0.5MPa,温度20℃下,当聚乙烯亚胺含量达到40%,膜厚35μm时,分离因子为36,渗透通量为4.8g/(m2.h).     

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。     

ISI/IMs共混型镶嵌荷电膜的研制

以嵌段共聚物ＩＳＩ和ＩＭｓ的共混物为原料，ＰＰ微孔膜为基膜制成了复合膜，再经过交联、季胺化和磺化而制成了一种新的共混型镶嵌荷电膜。进一步的研究显示，该膜具有典型的镶嵌荷电膜结构及性能特点，与ＭｓＩＳＩＭｓ五嵌段荷电膜具有相似的膜形态与膜结构；电性能也十分相近，膜面电阻分别为３５０、９７０Ω·ｃｍ＾２，电压渗系数分别为８×１０＾－９、６．１×１０＾－９Ｖ／Ｐａ。表明可以用ＩＳＩ／ＩＭｓ共混物代替五嵌     

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。     

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.     

非溶剂添加剂对聚芳醚砜酮复合膜气体渗透性能的影响

以含二氮杂萘酮结构的聚芳醚砜酮(PPESK)为制膜材料,以硅橡胶为涂层材料,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用干/湿相转化法,选用多种非溶剂添加剂(NSA),制备了中空纤维富氧膜.考察了非溶剂添加剂对纺丝液体系热力学性质及最终膜性能的影响;研究了不同非溶剂添加剂在延长蒸发距离时对膜性能的影响.为了考察膜的耐热性,将膜的测试温度控制在70℃.结果表明,非溶剂添加剂种类对纺丝液体系的热力学相平衡性质和膜性能的影响显著;随非溶剂添加剂含量的增加,膜的气体渗透率增大,氧/氮选择性降低;增大蒸发距离,非挥发性添加剂与挥发性添加剂对膜性能产生相反的影响.该膜耐热性能良好,在70℃下仍具有较好的选择性.