Fe/C杂化炭膜的制备及其气体分离性能

将二茂铁作为有机添加剂引入炭膜前驱体聚酰亚胺,经高温热解制备了Fe/C杂化炭膜。考察了二茂铁的添加量对杂化炭膜气体渗透性能的影响。采用热重、红外、X射线衍射和透射电镜等分析方法对所制备的杂化炭膜进行了表征。结果表明,在前驱体中添加二茂铁能显著提高炭膜的气体渗透性能,随着添加量的增加,膜的气体渗透系数明显增加而分离系数则减小,当二茂铁添加量为15%时,对H₂、O₂、N₂、CO₂、CH₄等纯气体的渗透系数分别为2806、1039、266、31、8 barrer,对O₂/N₂、CO₂/N₂、CO₂/CH₄的分离系数分别为8.6、33.5、129.5。Fe/C杂化炭膜是基于“分子筛分”机理分离气体分子。     

膜分离技术与变压吸附技术结合制取高浓度氧的研究

针对膜分离(MS)技术与变压吸附(PSA)技术在以空气为原料制氧方面各自存在的优缺点,尝试将二者相结合用于制取高浓度(体积分数》99.5%)氧气.通过实验证明了采用MS-PSA流程用于制取高浓度氧是行不通的.而通过PSA-MS流程可得到体积分数为99.51%的氧气.结合实验数据进行模拟计算,得出了PSA-MS制高浓度氧最佳结合点.     

聚酰亚胺中空纤维气体分离膜的物理老化现象

以聚酰亚胺6FDA-mPDA为原料制备了单层非对称中空纤维膜,以聚酰亚胺Matrimid5218为分离层材料制备了双层非对称中空纤维膜,膜的致密层厚度为0.09~0.21μm。测试了中空纤维膜的O2、N2、CH4和CO2等气体渗透性能随时间的变化,研究了中空纤维膜物理老化现象。结果表明,随着老化的进行,气体渗透速率逐渐减小,分离系数逐渐变大,直至平衡。以自由体积扩散机理为基础,针对非对称中空纤维膜具有超薄皮层的特点,建立描述物理老化过程的数学模型。结果表明,该模型与实验结果相吻合,表明自由体积扩散机理可用来描述具有超薄皮层的中空纤维膜的物理老化现象。     

天然气膜法脱碳过程中节流降温行为的研究

采用实验室自制的聚酰亚胺(PI)中空纤维膜组件,通过气体节流渗透降温实验装置,系统考察了天然气中主要气体组分、膜渗透速率、组件填充率、操作压力以及放空比等参数对于膜法脱碳过程中气体节流渗透降温规律的影响.实验结果表明,CO₂气体表现出最为显著的节流渗透降温现象;膜渗透速率、组件填充率、操作压力等参数的提高会加剧组件内CO₂气体节流渗透降温程度,即降温速率变快且降温程度更严重;操作压力为1.5 MPa、进气温度为24.0℃时,膜组件内产生近20℃温降;放空比的提高在一定程度上有利于缓解组件内的温降现象.这些结果揭示了相关参数对膜组件内CO₂节流渗透降温行为规律性的影响,为天然气膜法脱碳过程中CO₂节流渗透降温行为的预判提供了科学有效的理论依据.     

亚砜基纤维素膜制备及SO2渗透机理研究

采用苯基乙烯基亚砜对纤维素膜进行化学改性，制备了亚砜基纤维素膜，并测试了其SO2气体渗透性能；观察到该膜对SO2的渗透系数随气体压力增大而减小，符合双吸附一双迁移模型．     

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。     

溶剂法纤维素中空膜的应用研究

参考纺织行业成熟的Lyocell工艺,以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂物理溶解纤维素,制备了新型溶剂法纤维素中空纤维膜,并介绍了该膜在气体、油水分离以及油品脱硫等方面的应用研究进展。     

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.     

聚酰亚胺基气体分离炭膜的进展

通过对近十多年来在聚酰亚胺基气体分离炭膜方面所取得成果的评述,探讨了聚酰亚胺的化学结构、成膜方法、热解工艺条件,以及修饰改性等因素对炭膜气体分离性能的影响.分析了聚酰亚胺基炭膜目前所存在的问题,并对其发展前景进行了展望.     

聚乙二醇接枝方法及其在膜表面化学改性中的应用

聚乙二醇是一类亲水性长链聚合物.在膜材料表面接枝聚乙二醇,可以有效改善膜的亲水性,提高膜的耐污染性.介绍了聚乙二醇分子结构特征,重点叙述了包括化学法、紫外光照法、等离子体法以及臭氧化法等聚乙二醇在膜表面改性中的接枝方法.膜通过改性,接触角降低,蛋白质吸附显著减少,通量恢复率得到有效改善.