气体分离用管状炭分子筛膜

以无机陶瓷管为支撑体、热塑性酚醛树脂为原料,经高温炭化制备了炭分子筛膜。用低温N2吸附的方法测定了炭分子筛膜的比表面积,用扫描电子显微镜对膜的形貌和厚度进行了表征。考察了膜的气体透过率以及气体的理想选择性随温度的变化关系:H2、CO2、O2、N2和CH4的透过率随温度的升高而增大;理想选择性α(H2/N2)、α(CO2/N2)、α(CO2/CH4)随温度的升高而减小,而α(O2/N2)随温度的升高先增大后减小,在90℃左右气体选择性达到最大。最后由阿累尼乌斯公式计算了气体透过炭分子筛膜的活化能,进一步说明气体透过机理为活化扩散。     

气体分离膜的开发近况

本文重点介绍了近年来国内外气体分离膜的研制和应用方面的最新进展和开发动向。文章首先引述了气体膜的市场现状和未来预测,然后针对气体分离膜材质在H_2和He的分离浓缩、O_2和N_2的富集及CO_2和SO_2的分离回收三大应用领域中取得的可喜突破进行了具体报道,展现了美好的前景。     

添加磁性纳米粒子制备气体分离功能炭膜

以聚酰胺酸为炭膜前驱体,分别以Fe_3O_4、γ-Fe_2O_3、Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4以及二茂铁为掺杂物,经高温热解制备了4种Fe系物质掺杂的气体分离功能炭膜,对所制备的功能炭膜微结构及磁性能进行了表征.结果表明,各掺杂物在热解炭化过程中发生了物相结构的变化,其中Fe_3O_4和Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4纳米粒子对前驱体起到了催化石墨化的作用.气体渗透测试结果表明,各掺杂物所制备的功能炭膜以分子筛分机理为主导进行气体分离,且气体渗透性能都有了显著的提高,特别是小分子气体H2渗透性最大提高了近48倍,Fe3O4掺杂所制备的功能炭膜,其H_2、CO_2、O_2、N_2和CH_4等单组分气体的渗透系数分别达到了12 194、3 433、1 175、136和74 Barters[1Barter=1×10~(-10)cm~3(STP)·cm/cm~2·s·cmHg].经FeO_4、γ-Fe_2O_3和Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4掺杂制备的功能炭膜更是提高了H_2/CO_2的分离选择性.     

沥青基炭膜的制备研究

以煤沥青为原料经热处理、预氧化和炭化等工艺制备了炭膜,研究了制备条件对炭膜性能的影响及其气体分离的机理。结果表明,制备炭膜的最佳条件是热处理温度３７０℃,时间１２０ｍｉｎ;预氧化温度２２０℃,时间１２０ｍｉｎ,炭化温度９００℃。炭膜的气体分离机理是努森扩散,在高压差时伴有粘性流。     

玻璃膜用于气体分离的研究

本文介绍了分离气体的玻璃膜的制备工艺和特性，采用二种工艺制备了玻璃分离膜；多孔玻璃毛细管膜和沸石一多孔玻璃（陶瓷）复合膜。初步探讨了孔径分布，气体温度，后处理等对多孔玻璃膜和复合膜气体透过率和气体分离率的影响，结果表明，所制备的多孔玻璃膜的孔径在２ｎｍ以下时，分离膜具有较高的分离能力，复合膜可通过ＳｉＣＬ４再涂膜处理提高其气体分离率。     

气体分离膜的研究进展

根据气体分离膜的过程特征,对已有的气体分离膜进行了系统综述,并对各种气体分离膜的分离性能作了阐述。     

炭分子筛膜气体分离传递机理研究的新进展

炭分子筛膜由于其本身具备的独特优势以及其在气体分离方面的应用潜力,已引起了世人的关注.但对炭分子筛膜分离机理特别是传递过程机理研究的不足限制了其发展.本文介绍炭分子筛膜气体分离机理特别是传递过程机理研究的最新进展,包括针对制备方法不同所建立的气体传递机理模型,如Maxwell模型和Bruggeman模型;详细介绍了两种孔结构模型平行阻力模型和阻力串联模型.在此基础上,分析了各模型中存在的问题和不足,认为需要对炭分子筛膜进行进一步的完善并建立合理的传递机理模型,才能推动炭分子筛膜用于气体分离的进程.     

自支撑石墨烯炭膜的制备及气体分离性能

通过溶剂蒸发法得到聚酰胺酸（PAA）与氧化石墨烯（GO）的复合石墨烯膜,并经600℃炭化制备了具有良好柔韧性的仿贝壳珍珠层结构的自支撑石墨烯炭膜。通过X射线衍射和场发射扫描电镜对薄膜微观结构进行表征,并测试不同PAA固含量制备的石墨烯炭膜对CO₂和CH₄的分离性能。结果表明,炭化后,GO被还原成石墨烯,呈层状堆叠,堆叠的层间填充了空穴和残炭;石墨烯炭膜的CO₂渗透通量和CO₂/CH₄分离理想选择性随PAA加入量增加,CO₂通量最高可达824 barrer,此时CO₂/CH₄理想选择性达38.9。石墨烯层骨架和碳分子筛构成石墨烯炭膜的气体传输通道,本研究成果为柔性自支撑气体分离炭膜的制备开辟了新思路。     

气体分离用炭膜

在大量文献及作者工作的基础上,对气体分离用炭膜的分离机理、制备及应用进行了综述。     

热缩聚煤沥青压型制备分子筛炭膜：炭膜基板的制备（Ⅰ）

以一种热缩聚煤沥青为原料制务炭膜基板，考察了预氧化、炭化条件对炭膜基板的气体透过性和选择性的影响。结果表明：炭膜基板对ＣＯ_２／Ｈ_２及Ｎ_２／Ｈ_２有一定的分离能力，分离系数在３．０左右，气体的透过速率在１０~（－３）ｃｍ~３（ＳＴＰ）／（ｃｍ~２·ｓ·ｃｍＨｇ）数量级，同时，还考察了炭化温度对炭膜基板的机械强度、失重和收缩程度的影响。     

聚醚砜酮基炭膜的制备及其气体分离性能

采用浸渍涂膜法,以商用聚醚砜酮(PPESK)为前驱体制备了管式复合炭膜,考察了涂膜次数、改性剂及其加入量对所制备炭膜的气体分离性能的影响.结果表明,随着涂膜次数增多,气体分子的渗透速率逐渐减小而选择性呈增大趋势;加入改性剂后的复合炭膜渗透速率和分离系数均有不同程度的提高,表明改性剂不仅改善了涂膜液与支撑体之间的复合效果、减少涂膜次数,同时也促进了气体渗透速率的提高.利用扫描电镜对复合炭膜的微观形貌进行观测,可以看出,复合炭膜由支撑体和分离膜层2部分组成.膜表面很致密均匀,无明显缺陷,分离层薄而均一,厚度在5μm左右,且与支撑体结合紧密.     

杂化炭膜的制备及其气体分离应用研究进展

杂化炭膜是一种新型的无机气体分离膜材料,在有效分离气体的应用中有广阔的工业化前景.综述了杂化炭膜制备过程中有机聚合物、掺杂物的选择及采用的涂膜方式和炭化条件对膜分离性能的影响及其在气体分离应用方面的研究进展,并对杂化炭膜的发展方向进行了展望.     

炭膜制备及其气体透过性

以炭粉为原料，加粘结剂成型制备炭膜并对其气体透过性进行了研究，考察了粘结剂用量，炭化等因素对炭膜的气体透过速率和气体组份理想分离系数的影响，气体透过膜孔的扩散为粘性流和努森扩散。     

气体分离膜技术的应用与发展

膜分离技术作为一门新兴的学科,从它出现至今仅几十年的历史.这期间膜分离技术的理论研究和商业应用出现巨大发展.和传统的分离技术相比,膜分离过程具有节省投资,运行费用低,装置与设备集成度高,易于模块化处理等特点.在传统的膜分离技术研究基础上,如超滤、微滤和反渗透等,近年来人们积极开发了气体分离膜技术,并且在初步商业化应用中和传统的气体分离技术进行比较,展示出乐观的前景.表1中列出采用不同方法进行气体分离的技术特点与装置规模.     

炭分子筛膜研究的新进展

炭分子筛膜是一种用于气体分离的高效，节能的新型材料，具有好的气体分离选择性，高的热和化学稳定性，近年来得到国内外广泛的重视和发展，本文从制备炭分子筛膜的原料，制备工艺及其在气体分离应用等方面综合了国内外近年来炭分子筛膜的研究进展，并指出了目前存在的问题。     

炭化条件对多孔炭膜性能的影响

以石油沥青为原料,采用无粘结剂成型制备多孔炭膜,考察了炭化条件对炭膜的Ｈ２和Ｎ２气体渗透率和理想分离系数的影响,并用压汞法表征了炭膜的孔径分布,结果表明：炭化温度是影响炭膜性能的关键因素,制备的炭膜具有均匀性孔径分布,平均孔径为１５３ｎｍ。     

边界层传质速率对气体膜分离器分离性能的影响

运用并实验验证了描述气体膜分离速率的串联阻力模型.该模型表明，膜两侧传质阻力总是使膜分离器的实际分离系数小于膜的理想分离系数.对于渗透速率较高的膜,为提高膜分离器的实际分离系数，应尽量增大膜两侧（特别是高压侧）的传质速率.     

炭膜的制备研究

本文在大量文献及作者工作的基础上,对炭膜的分离机理、应用、制备方法以及制备工艺参数与膜性能的关系进行了综述.