發(fā)布時(shí)間：2021-03-14 16:04

　　在化工分離過程中,由于膜分離技術(shù)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(guān)注。膜材料作為膜分離技術(shù)的核心,是膜實(shí)現(xiàn)高分離性能的關(guān)鍵。聚合物膜由于具有成本低、易加工等優(yōu)點(diǎn),已成為目前膜分離領(lǐng)域應(yīng)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(yīng)是制約其分離性能的關(guān)鍵因素。無機(jī)膜（例如:分子篩膜,沸石膜）可以有效的實(shí)現(xiàn)高滲透性和高選擇性,但是無機(jī)膜脆性大�；旌匣|(zhì)膜可以有效的結(jié)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)撃堋６嗫子袡C(jī)聚合物作為一種非晶態(tài)多孔有機(jī)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(jià)格低廉、易于獲得等優(yōu)點(diǎn)。本論文以Pebax 1657為膜基質(zhì),多孔有機(jī)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(zhì)膜,并研究其氣體分離特性。論文的主要研究內(nèi)容如下:通過偶氮反應(yīng)制備出高比表面積,分散性良好,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多孔有機(jī)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(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)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(kuò)散過程Figure1.2Dissolution-diffusionprocessofgasinpolymericmembrane膜中氣體的可凝性、膜基質(zhì)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(zhì)的親和力提升。氣體在膜中擴(kuò)散的快慢由進(jìn)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(kuò)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(yùn)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(kuò)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(kuò)散選擇性（αDA/DB）來進(jìn)一步表示。AABBPP=(1.2)1.2.2促進(jìn)傳遞機(jī)制帶有和特定氣體進(jìn)行可逆反應(yīng)的載體的膜被稱為促進(jìn)傳遞膜，在促進(jìn)傳遞膜中通過特定的載體會促進(jìn)CO2的快速傳遞（而其他氣體例如：N2，CH4和H2，則不適用），實(shí)現(xiàn)CO2氣體的有效捕集。由于CO2的酸性特質(zhì)，它可以與氨或者堿式碳酸鹽溶液反應(yīng)。兩性離子機(jī)理可以解釋CO2與氨基之間的反應(yīng)，該機(jī)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(kuò)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(kuò)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(yīng)動力學(xué)影響膜的分離性能。如果CO2受到載體對氣體較強(qiáng)的作用力，將會導(dǎo)致不可逆反應(yīng)的發(fā)生，并且CO2將無法在滲透側(cè)解吸。如果載體與CO2反應(yīng)較弱，或者如果CO2與載體形成的絡(luò)合物不穩(wěn)定，膜容易被CO2飽和，并且不會發(fā)生促進(jìn)傳遞過程。在理想條件下，有效的促進(jìn)傳遞需要達(dá)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?jǐn)?shù)、膜基質(zhì)中水的含量[20]、微環(huán)境的pH值等[21]。通常，為了較好的促進(jìn)氣體傳輸，因此需要較小尺寸和較高密度的載體來產(chǎn)生更多的活性位點(diǎn)。另外，膜在分離時(shí)載體周圍中的氣體濃度是影響氣體運(yùn)輸?shù)牧硪粋�(gè)因素。膜中的高自由體積可能使CO2分子更容易進(jìn)入并形成可逆反應(yīng)。水對于大多數(shù)促進(jìn)傳遞膜是必不可少。首先，水作為反應(yīng)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(chǎn)生附加的自由體積，增加的自由體積同樣促進(jìn)氣體擴(kuò)散。膜的可逆反應(yīng)速率受到pH值的影響，進(jìn)而影響膜的分離能力。圖1.3CO2選擇性促進(jìn)傳遞膜Figure1.3CO2selectivelyfacilitatedtransportmembrane

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氣體分離膜及其應(yīng)用進(jìn)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(shù)的應(yīng)用[J]. 張菀喬,張雷,廖禮,戰(zhàn)役.  天津化工. 2008(03)



本文編號：3082504