膜分離是碳捕集技術(shù)熱點之一,開發(fā)具有優(yōu)異性能的膜材料和分離膜是關(guān)鍵。聚合物中空納米微球是一類具有空心及孔道結(jié)構(gòu)的微球型材料。因為其特殊的中空結(jié)構(gòu)和制備方法的特殊性,使得聚合物中空納米微球具備許多特殊的用途和優(yōu)越的性能。為解決傳統(tǒng)聚合物膜材料難以同時實現(xiàn)高氣體滲透性、高選擇性難題,將交聯(lián)聚合物構(gòu)建成具有致密殼層的聚合物中空納米微球,填充于傳統(tǒng)聚合物膜中;氣體在膜內(nèi)滲透過程中,傳質(zhì)阻力降低,膜內(nèi)傳質(zhì)過程得到強化,進而提高CO2滲透分離性能。首先以四氫呋喃丙烯酸酯和雙季戊四醇六丙烯酸酯分別為油相反應(yīng)單體和交聯(lián)劑,通過原位聚合法在無表面活性劑微乳液中制備中空納米微球,脫除溶劑后形成中空微球膜。并采用紅外光譜、電子顯微鏡、動態(tài)光散射、差示掃描量熱、X射線衍射以及小角X射線散射對制備的中空納米微球和中空微球膜以及膜材料本征性能進行了物理化學(xué)表征,系統(tǒng)考察了膜內(nèi)納米空腔對分離膜氣體滲透性和分離性的影響。結(jié)果表明,制備的中空納米微球粒徑為150±20nm,中空結(jié)構(gòu)明顯,殼層厚度為10-20 nm;制備的中空微球膜較膜材料本征值的滲透性能有顯著提升。在35℃、0.2 MPa條件下,中空微球膜的C02的滲...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 CO₂分離的背景
    1.2 CO₂分離技術(shù)
        1.2.1 溶劑吸收法
        1.2.2 吸附法
        1.2.3 低溫蒸餾法
        1.2.4 化學(xué)循環(huán)燃燒法
        1.2.5 氣體膜分離法
    1.3 氣體分離膜概述
        1.3.1 膜材料
            1.3.1.1 無機膜
            1.3.1.2 有機聚合物膜
            1.3.1.3 有機—無機雜化膜
        1.3.2 氣體膜分離原理
            1.3.2.1 多孔膜的擴散原理
            1.3.2.2 非多孔膜的擴散原理
        1.3.3 氣體分離膜材料性能
    1.4 聚合物中空微球
        1.4.1 制備方法
            1.4.1.1 自組裝方法
            1.4.1.2 模板法
            1.4.1.3 微乳液聚合法
        1.4.2 聚合物中空微球的應(yīng)用
            1.4.2.1 醫(yī)藥控釋
            1.4.2.2 化妝品
            1.4.2.3 污水處理
    1.5 本文研究內(nèi)容及意義
第二章 原位聚合法制備中空納米微球及其對氣體滲透性的影響
    2.1 實驗原料及設(shè)備
    2.2 甲苯/水/乙醇微乳液的制備
        2.2.1 三元相圖的繪制
        2.2.2 電導(dǎo)法測定微乳液結(jié)構(gòu)
    2.3 DPH/THFA中空微球的制備
    2.4 DPHA/THFA膜材料的制備
    2.5 表征方法及性能測試
        2.5.1 紅外光譜分析(FTIR)
        2.5.2 冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)
        2.5.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.5.4 動態(tài)光散射(DLS)
        2.5.5 差示掃描量熱法測試分析(DSC)
        2.5.6 廣角X射線衍射(WAXD)
        2.5.7 小角X射線散射(SAXS)
        2.5.8 滲透性能測試
    2.6 結(jié)果與討論
        2.6.1 微乳液的相行為
        2.6.2 紅外光譜分析
        2.6.3 中空微球的形貌分析
        2.6.4 中空微球的粒徑分布
        2.6.5 DPHA/THFA膜的物理特性
            2.6.5.1 差示掃描量熱法分析
            2.6.5.2 廣角X射線衍射分析
            2.6.5.3 中空微球膜內(nèi)空腔尺寸分析
        2.6.6 膜內(nèi)空腔對氣體滲透性能的影響
            2.6.6.1 擴散性
            2.6.6.2 溶解性
            2.6.6.3 滲透性
    2.7 本章小結(jié)
第三章 界面聚合法制備PEO中空納米微球及其對氣體滲透性的影響
    3.1 實驗原料及設(shè)備
    3.2 DPHA/PEGMEA中空微球的制備
    3.3 DPHA/PEGMEA膜材料的制備
    3.4 DPHA/PEGMEA中空微球的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)研究
        3.4.1 紅外光譜分析
        3.4.2 中空微球的形貌分析
        3.4.3 中空微球的粒徑分布
    3.5 DPHA/PEGMEA膜的物理化學(xué)性能與結(jié)構(gòu)研究
        3.5.1 掃描電鏡分析
        3.5.2 差示掃描量熱分析
        3.5.3 廣角X射線衍射分析
        3.5.4 中空微球膜內(nèi)空腔尺寸分析
    3.6 DPHA/PEGMEA膜氣體滲透性能表征
    3.7 本章小結(jié)
第四章 PEO中空微球雜化膜的制備及其氣體滲透性能研究
    4.1 實驗原料及設(shè)備
    4.2 PEO中空微球雜化膜的制備
    4.3 雜化膜的表征及性能測試
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 紅外光譜分析
        4.4.2 雜化膜的形貌分析
        4.4.3 雜化膜的DSC分析
        4.4.4 雜化膜的X射線衍射分析
        4.4.5 雜化膜的氣體滲透性能
            4.4.5.1 擴散性
            4.4.5.2 溶解性
            4.4.5.3 滲透性
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況
致謝



本文編號：3893752