中空纖維膜的填充密度高,膜面積大,被廣泛用于氣體分離、污水處理、有機(jī)溶劑分離和海水淡化等領(lǐng)域。本論文分別以聚丙烯腈（PAN）和聚砜（PSF）通過干噴-濕紡法制備中空纖維膜,后通過涂覆硅橡膠（PDMS）分離層得到復(fù)合膜。通過調(diào)整鑄膜液的配方和紡絲條件,優(yōu)化中空纖維支撐層的結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高了中空纖維復(fù)合膜的氣體分離性能。利用掃描電鏡、水接觸角、拉伸強(qiáng)度,研究了紡絲條件對(duì)中空纖維膜的形貌和力學(xué)性能的影響規(guī)律。通過測量氣體滲透速率和分離系數(shù)等表征了復(fù)合膜的氣體分離性能。結(jié)果表明,鑄膜液中聚合物濃度越高,膜的傳質(zhì)阻力越大;增加非溶劑的含量使得中空纖維膜支撐層的通透性提高;芯液流速降低,中空纖維支撐層的氣體滲透速率下降;牽引速率過快或芯液的水含量提高均導(dǎo)致支撐層阻力提高。PDMS的濃度較高時(shí),容易得到無缺陷的復(fù)合膜,但是過高濃度會(huì)使得中空纖維復(fù)合膜對(duì)氣體的滲透速率下降。我們發(fā)現(xiàn),在采用溶劑交換法干燥中空纖維濕膜的過程中,膜內(nèi)殘留的溶劑與非溶劑會(huì)導(dǎo)致支撐層孔結(jié)構(gòu)的塌陷。本文優(yōu)化了溶劑交換的方法;比較了冷凍干燥、甲醇/正己烷溶劑交換、異丙醇/正己烷溶劑交換三種后處理方法對(duì)中空纖維膜氣體滲透速率的影響;研... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文麵集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氣體分離膜技術(shù)
        1.2.1 膜分離技術(shù)的發(fā)展概況
        1.2.2 氣體分離膜技術(shù)研究進(jìn)展
        1.2.3 氣體分離膜分離過程和傳遞機(jī)理
        1.2.4 氣體分離膜的制備方法
        1.2.5 氣體分離膜材料
    1.3 中空纖維氣體分離膜
        1.3.1 中空纖維的成膜機(jī)理
        1.3.2 中空纖維的膜結(jié)構(gòu)
        1.3.3 PAN中空纖維膜
        1.3.4 聚砜中空纖維膜
        1.3.5 聚醚砜中空纖維膜
        1.3.6 聚酰亞胺中空纖維膜
        1.3.7 橡膠態(tài)聚合物薄膜
    1.4 氣體分離膜的應(yīng)用和評(píng)價(jià)
        1.4.1 氣體分離膜的應(yīng)用
        1.4.2 氣體分離膜的評(píng)價(jià)
    1.5 研究意義目的和主要內(nèi)容
        1.5.1 課題研究的目的
        1.5.2 研究意義
        1.5.3 課題的研究內(nèi)容
第二章 聚丙烯腈和聚砜中空纖維氣體分離膜的制備與測試表征
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)操作
    2.3 PAN三相圖的標(biāo)定
        2.3.1 原料干燥
        2.3.2 聚合物溶液體系的配制
        2.3.3 濁點(diǎn)滴定
        2.3.4 相平衡曲線的計(jì)算及繪制
    2.4 測試與表征
        2.4.1 鑄膜液粘度測試
        2.4.2 中空纖維膜的內(nèi)外徑
        2.4.3 掃描電子顯微鏡觀察中空纖維膜的表觀結(jié)構(gòu)
        2.4.4 中空纖維膜整體孔隙率的測量
        2.4.5 中空纖維膜表面的性質(zhì)
        2.4.6 PAN和PSF中空纖維的靜態(tài)拉伸性能的研究
        2.4.7 中空纖維平均孔徑的測量
        2.4.8 中空纖維復(fù)合膜的性能測試
        2.4.9 中空纖維的配方以及紡絲條件
第三章 聚丙烯腈和聚砜中空纖維膜氣體分離性能
    3.1 聚丙烯腈鑄膜液粘度
        3.1.1 鑄膜液中聚合物和添加劑的含量對(duì)鑄膜液粘度的影響
        3.1.2 溫度對(duì)鑄膜液粘度的影響
    3.2 聚丙烯腈/溶劑/非溶劑體系相平衡曲線的理論研究
        3.2.1 中空纖維膜相轉(zhuǎn)化過程
        3.2.2 PAN/DG/NMP三相圖體系
    3.3 聚丙烯腈(PAN)中空纖維
        3.3.1 聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PAN中空纖維膜的影響
        3.3.2 非溶劑DG含量對(duì)膜的影響
        3.3.3 芯液流速對(duì)膜的影響
        3.3.4 不同收絲速度對(duì)中空纖維的影響
        3.3.5 不同芯液組成對(duì)PAN中空纖維的影響
    3.4 聚砜(PSF)中空纖維
    3.5 PAN和PSF中空纖維的接觸角分析
    3.6 PAN和PSF中空纖維的力學(xué)性能
    3.7 PAN和PSF中空纖維復(fù)合膜的氣體滲透性能和選擇性
    3.8 PDMS濃度對(duì)膜性能的影響
    3.9 聚砜中空纖維與聚丙烯腈中空纖維的對(duì)比
    3.10 文獻(xiàn)中報(bào)道的關(guān)于以PAN或PSF為基礎(chǔ)的中空纖維膜或平板膜的比較
    3.11 本章小結(jié)
第四章 后續(xù)處理方法對(duì)PAN中空纖維的影響
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器
        4.2.2 PAN中空纖維膜的選擇
    4.3 探究水更換次數(shù)對(duì)中空纖維溶劑交換的影響
    4.4 探究溶劑交換過程中甲醇和正己烷交換次數(shù)對(duì)PAN中空纖維膜氣體通量的影響
    4.5 探究溶劑交換中甲醇與正己烷對(duì)中空纖維絲的影響
        4.5.1 膜水通量和溶劑通量的測定
        4.5.2 不同溶劑通過膜的通量
    4.6 探究冷凍干燥、溶劑交換對(duì)PAN中空纖維膜絲的影響
    4.7 本章小結(jié)
第五章 論文結(jié)論與工作展望
    5.1 論文結(jié)論
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
科研成果及已發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡介
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本文編號(hào)：3166883