气体分离炭膜的结构设计、制备及功能化

气体渗透性低、机械强度差是炭膜产业化道路上的两大难题.研究发现,根源在于炭膜的蠕虫状孔道结构与均质炭膜的特有性质.为了解决炭膜渗透性低的问题,通过选择适宜的聚合物前驱体的分子结构与空间构型结合填充纳米粒子为功能基团等手段,实现对炭膜蠕虫状孔结构有效地调控与重新构建.在保证高选择性的条件下,不仅使炭膜的气体渗透性能提高了2个数量级以上,而且还使炭膜对某些气体具有较高分离选择性的功能化效果.为了改善炭膜的机械强度,将自主研发的廉价煤基炭膜支撑体与前驱体相复合,采用简单的制膜工艺,制备得到复合性能好、气体分离性能高的复合炭膜.     

应用CFD优化螺旋卷式膜组件流道结构

为探究螺旋卷式膜组件流道结构对流体流动和膜组件分离性能的影响,在对螺旋卷式膜组件中流体流动分离过程进行分析后,对膜组件内含有隔网的流道进行简化建模,利用计算流体力学(CFD)方法对流体在流道中的流动分离情况进行三维模拟计算.以隔网编织方式为变量,考察不同隔网编织方式下流体的流动状态和二氧化碳分离传质效果以确定较优的隔网编织方式.结果表明,隔网编织方式通过影响膜组件流道结构进而改变流体流动形态、剪应力分布、速度分布和压力分布.采用部分编织型隔网时,流体流动压降约为60 Pa/m,二氧化碳分离效率为90%左右,可以同时实现膜组件较优的分离性能和较低的流动压降.     

2014年我国陶瓷膜应用新进展

陶瓷膜是国家的战略新兴产业,在众多领域获得了广泛应用,产业发展速度很快.本文列举了我国陶瓷膜产业在政策层面获得的支持,阐述了2014年我国陶瓷膜在生物医药、化工与石化、食品与饮料、特种水处理等领域的应用新进展,并分析了行业应用规模与市场发展状况,最后对陶瓷膜材料的发展趋势进行了展望.     

界面张力曲线的拟合

1968年N.N.Li发明的液膜萃取模仿生物膜中离子输送过程,是高效新型的分离技术.其中的酸性萃取剂萃取金属的基本原理是萃取剂中的氢离子与正价金属离子进行交换反应,生成金属络合物而被萃取到有机相中,达到分离、浓缩的目的.但为了避免萃取剂由于与水分子的氢键作用而流失到水相,萃取剂结构上引入烷基,因此在有机相和     

CO_2分离中空纤维复合膜的制备及其气体渗透性能的研究

以甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)-聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)共聚物为分离层材料,以聚砜(PSf)中空纤维膜作为底膜,采用浸渍涂层的方法制备了P(DMAEMA-PEGMEMA)/PSf中空纤维复合膜。考察了涂层液中共聚物的含量和涂层次数对中空纤维复合膜的性能以及操作条件(温度和压差)对分离性能的影响。实验结果表明,涂层液中共聚物的质量分数为2%、经4次涂层制备的中空纤维复合膜具有较佳的性能,在35℃,0.2MPa条件下CO2渗透速率达24.3GPU,选择性系数αCO2/N2,αCO2/CH4,αCO2/H2分别为30.9,12.5,1.5;在中空纤维复合膜中CO2,N2,CH4,H2的渗透速率符合Arrhenius关系式;N2,CH4,H2在中空纤维复合膜中的渗透行为符合溶解-扩散模型,CO2的渗透由溶解-扩散和促进传递两部分组成。     

聚酰亚胺中空纤维膜对油田伴生气中二氧化碳分离性能的研究

采用实验室自制的聚酰亚胺中空纤维膜,系统考察了原料侧放空气流量、原料气压力、温度、组成、膜丝填充率等参数对油田伴生气中CO_2分离效果的影响.实验结果证明,原料侧放空气流量对整体分离性能影响最为显著;升高原料气压力会增加处理量,但对分离性能无明显影响;升温导致渗透加速但是分离性能有下降趋势;原料气中CO_2浓度变大导致膜的渗透速率随之变大;50%装填率表现出了最佳的分离效果.在580h测试过程中聚酰亚胺膜渗透分离性能较为稳定.这些结果揭示了相关参数对该分离过程影响的规律,并验证了聚酰亚胺中空纤维膜用于油田采出气中CO_2分离回收的可靠性.     

含聚醚链段的共聚聚酰亚胺膜材料的气体渗透性能

4,4'-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐(6FDA)和1,3-苯二胺(mPDA)与三端氨基聚丙二醇缩聚,得到含有聚醚柔性链段的聚酰亚胺气体分离膜.考察了N2、H2、CH4和CO2在其均质膜中的气体渗透性能.结果表明,随着聚合物中D2000含量的增加,N2、CH4和CO2的渗透系数逐渐增加,而H2的渗透系数先减小后增加;同时聚醚链段与CO2相对较强的相互作用使CO2比H2优先透过膜,而CO2/N2分离系数保持不变.     

壳聚糖中空纤维膜的制备及其结构研究

采用干湿相转化成膜的方法,纺制了壳聚糖中空纤维膜,研究了干燥方法及成膜条件对膜结构的影响.实验发现自然干燥导致膜的严重收缩,最终形成整体致密的膜结构;采用乙醇-正己烷液-液交换干燥,能够有效地避免膜结构的完全致密化,最终形成整体非对称的膜结构.成膜条件的研究结果表明,壳聚糖浓度的提高,更易形成致密层增厚的膜结构;而凝胶温度及凝胶液组成中氢氧化钠浓度的升高,有利于形成致密层更薄,支撑层孔径更大的整体非对称膜结构.进一步的研究表明,整体非对称结构的壳聚糖中空纤维膜可以应用于渗透汽化分离碳酸二甲酯/甲醇混合物,突破恒沸组成的限制,具有较好的应用前景.