發(fā)布時間：2021-03-14 16:04

　　在化工分離過程中,由于膜分離技術具有低能耗、裝置簡單、環(huán)境友好等優(yōu)勢而得到了廣泛的關注。膜材料作為膜分離技術的核心,是膜實現(xiàn)高分離性能的關鍵。聚合物膜由于具有成本低、易加工等優(yōu)點,已成為目前膜分離領域應用最廣泛的材料。然而,聚合物膜的滲透性與選擇性存在的Trade-off效應是制約其分離性能的關鍵因素。無機膜（例如:分子篩膜,沸石膜）可以有效的實現(xiàn)高滲透性和高選擇性,但是無機膜脆性大�；旌匣|膜可以有效的結合聚合物與有序微孔材料的優(yōu)勢,在氣體分離膜中具有良好的發(fā)展?jié)撃�。多孔有機聚合物作為一種非晶態(tài)多孔有機高分子材料,在氣體吸附、分離中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。聚醚嵌段酰胺（Pebax 1657）是一種商用膜材料,具有價格低廉、易于獲得等優(yōu)點。本論文以Pebax 1657為膜基質,多孔有機聚合物為主要的填充材料,通過簡單的溶劑蒸發(fā)法制備混合基質膜,并研究其氣體分離特性。論文的主要研究內容如下:通過偶氮反應制備出高比表面積,分散性良好,結構穩(wěn)定的多孔有機聚合物（POPs）。得到的POPs材料對CO₂/N₂表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附選擇性。為了提供高效的CO

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

氣體分離膜的發(fā)展歷程[10]

緒論4圖1.2氣體在聚合物膜中的溶解-擴散過程Figure1.2Dissolution-diffusionprocessofgasinpolymericmembrane膜中氣體的可凝性、膜基質與氣體分子的作用力影響氣體在膜中的溶解度。為解決這一問題，可以提高氣體的可凝性，將氣體分子與膜基質的親和力提升。氣體在膜中擴散的快慢由進入膜中的自由體積和氣體分子大小決定的。聚合物鏈與鏈之間的空間體積稱為“自由體積”，該因素是影響擴散速率的重要因素之一。聚合物鏈與鏈之間疏松的堆積、氣體分子的無規(guī)則運動使氣體分子快速通過膜。氣體分子尺寸越孝自由體積越大，氣體擴散速率越大。而氣體選擇性是膜將氣體分開的一種能力。理想選擇性αA/B由式（1.2）作為兩種純氣體滲透性（A和B）的比值給出，并且可以用溶解度選擇性（αSA/SB）和擴散選擇性（αDA/DB）來進一步表示。AABBPP=(1.2)1.2.2促進傳遞機制帶有和特定氣體進行可逆反應的載體的膜被稱為促進傳遞膜，在促進傳遞膜中通過特定的載體會促進CO2的快速傳遞（而其他氣體例如：N2，CH4和H2，則不適用），實現(xiàn)CO2氣體的有效捕集。由于CO2的酸性特質，它可以與氨或者堿式碳酸鹽溶液反應。兩性離子機理可以解釋CO2與氨基之間的反應，該機理

緒論6AAXAAAXDDJCCll=+(1.9)其中DA和ΔCA分別是CO2分子的載體配合物的擴散系數(shù)和CO2分子的載體配合物濃度的變化。DAX和ΔCAX分別是CO2的載體配合物的擴散系數(shù)和CO2的載體配合物濃度的變化。l是膜的有效厚度。根據(jù)等式（1.9），CO2載體反應動力學影響膜的分離性能。如果CO2受到載體對氣體較強的作用力，將會導致不可逆反應的發(fā)生，并且CO2將無法在滲透側解吸。如果載體與CO2反應較弱，或者如果CO2與載體形成的絡合物不穩(wěn)定，膜容易被CO2飽和，并且不會發(fā)生促進傳遞過程。在理想條件下，有效的促進傳遞需要達到平衡狀態(tài)。載體的活性同樣受到環(huán)境的影響。例如：微環(huán)境的溫度、載體的大孝自由體積分數(shù)、膜基質中水的含量[20]、微環(huán)境的pH值等[21]。通常，為了較好的促進氣體傳輸，因此需要較小尺寸和較高密度的載體來產生更多的活性位點。另外，膜在分離時載體周圍中的氣體濃度是影響氣體運輸?shù)牧硪粋�因素。膜中的高自由體積可能使CO2分子更容易進入并形成可逆反應。水對于大多數(shù)促進傳遞膜是必不可少。首先，水作為反應物去形成HCO3-離子，其傳輸速度比CO2分子快。其次，由于膜在潮濕環(huán)境中引起溶脹，也會產生附加的自由體積，增加的自由體積同樣促進氣體擴散。膜的可逆反應速率受到pH值的影響，進而影響膜的分離能力。圖1.3CO2選擇性促進傳遞膜Figure1.3CO2selectivelyfacilitatedtransportmembrane

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氣體分離膜及其應用進展[J]. 徐徜徉.  氣體分離. 2015(03)
[2]氣體分離膜的發(fā)展歷程[J]. 孟兆偉,張鋒鏑,任少科,李曉晨.  低溫與特氣. 2014(05)
[3]氣體膜分離技術的應用[J]. 張菀喬,張雷,廖禮,戰(zhàn)役.  天津化工. 2008(03)



本文編號：3082504