【摘 要】
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用于CO等酸性气体分离的固定载体膜一种很有发展前景的新型气体分离膜.本文较深入地研究了制膜环境对分离CO固定载体复合膜结构和性能的影响,并对共混固定载体膜材料的开发进行了探索.聚乙烯基胺(PVAm)是本课题组开发的一种对CO具有促进传递作用的水溶性膜材料.本文以PVAm为分离层,以聚醚砜(PES)平板超滤膜为基膜,采用人工气候箱控制膜的温度和湿度,用浸涂法制备了平板复合膜.利用X射线衍射(XRD)
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用于CO<,2>等酸性气体分离的固定载体膜一种很有发展前景的新型气体分离膜.
本文较深入地研究了制膜环境对分离CO<,2>固定载体复合膜结构和性能的影响,并对共混固定载体膜材料的开发进行了探索.聚乙烯基胺(PVAm)是本课题组开发的一种对CO<,2>具有促进传递作用的水溶性膜材料.本文以PVAm为分离层,以聚醚砜(PES)平板超滤膜为基膜,采用人工气候箱控制膜的温度和湿度,用浸涂法制备了平板复合膜.利用X射线衍射(XRD)、环境扫描电子显微镜(ESEM),对不同环境温度、湿度下所制复合膜的形态结构进行了分析.结果表明,随着制膜环境湿度的降低,复合膜的结晶度减小,同时膜内聚合物的聚集也越来越疏松.以CO<,2>/CH<,4>体系为研究对象,考察了不同湿度下所制复合膜的透过分离性能,结果表明随着湿度的下降,复合膜的CO<,2>渗透速率和分离因子都有一最大值.在30℃、相对湿度(RH)40﹪所制的复合膜具有较好的透过分离性能:纯气体测试,进料压力为109cmHg时,R<,CO2>=4.6×10<-6>cm<3>(STP)/cm<2>.S.cmHg,理想分离因子αCO2/CH4=86.测试了该条件所制的膜对CO<,2>/O<,2>和CO<,2>/N<,2>体系的透过分离性能并与CO<,2>/CH4 体系作了比较,结果表明:α CO<,2>N<,2>αCO2/CH4>αCO2/O2.
以聚砜(PS)中空纤维为基膜,制备了PVAm/PS中空纤维复合膜.以CO<,2>/CH<,4>体系为研究对象,考察了在室温(T=20～25℃,RH=40～65﹪)及通过人工气候箱控温、控湿状态(30℃,RH40﹪)下所制膜的性能.结果表明在控温、控湿状态下所制的膜具有较好的透过分离性能.同时考察了在两种条件下所制膜的可重复性,结果表明人工气候箱中所制膜的可重复性较好.本文还以PVAm和聚乙二醇(PEG)的共混聚合物为分离层,以聚醚砜(PES)平板超滤膜为基膜,在30℃,RH60﹪下制备了PVAm+PEG/PES平板复合膜.
采用:XRD研究了PEG含量对共混复合膜结晶度的影响.结果表明:共混膜的结晶度随PEG的加入有一最小值,当PEG含量为15州﹪时共混膜的结晶度最小.考察了共混聚合物的组成对膜透过分离性能的影响,结果表明:CO<,2> 和 CH<,4> 的渗透速率以及分离因子随PEG 的加入都有一最大值.当PEG含量为10wt﹪时,复合膜具有最高的CO<,2>渗透速率和分离因子.PEG含量为15wt﹪时,复合膜具有最高的CH<,4>渗透速率.
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