UiO-66-NH_(2)/聚醚酰亚胺中空纤维膜的制备及其用于CO_(2)分离的研究

以高比表面积、纳米尺寸的UiO-66-NH_(2)作分散相,以聚醚酰亚胺(PEI)作连续相,通过干-湿相转化纺丝法分别制备了PEI和UiO-66-NH_(2)/PEI中空纤维气体分离膜。通过FT-IR、XRD、SEM等研究了UiO-66-NH_(2)对中空纤维膜结构和性能的影响。结果表明,UiO-66-NH_(2)的引入使中空纤维膜过渡层结构从树枝状结构变为泡孔状结构;在UiO-66-NH_(2)/PEI中空纤维膜的CO_(2)/N_(2)选择性与PEI中空纤维膜相比基本保持不变的情况下,UiO-66-NH_(2)/PEI中空纤维膜的CO_(2)渗透通量从8.09 GPU提升到32.09 GPU。

IL@ZnBDC/PI混合基质膜的制备及CO_(2)分离性能研究

选取咪唑型离子液体修饰金属有机框架填料ZnBDC制备IL@ZnBDC纳米复合填料,通过物理共混的方式将其引入PI中制备PI-IL@ZnBDC混合基质膜。结果表明,复合填料的引入改善了填料与PI间的相容性,增加了混合基质膜的分子链间距,强化了膜内CO_(2)扩散过程。同时,离子液体中含有与CO_(2)有较强亲和作用的三氟甲基、磺酸基团和咪唑基团,促进了CO_(2)在膜内的溶解,进而协同强化了PI-IL@ZnBDC混合基质膜的溶解-扩散机制,提升了CO_(2)气体通量和选择性。相较于纯PI膜,PI-IL@ZnBDC-2膜表现出优异的气体分离性能,CO_(2)的渗透系数为10.97 Barrer,CO_(2)/CH_(4)的选择性为42.21,分别较纯膜提升了59.9%和41.5%。

Troger’s Base型聚酰亚胺/磺化聚醚醚酮复合质子交换膜制备及性能

为解决质子交换膜质子传导率与稳定性间相互制约的问题,设计合成了一种强碱性Troger’s Base型聚酰亚胺(PI-TB),通过与磺化聚醚醚酮(SPEEK)共混制备出复合质子交换膜.通过红外光谱分析(FTIR)、热失重分析(TGA)、拉伸试验等表征了膜的化学结构、热稳定性和机械强度,考察了PI-TB加入量对膜的吸水率、溶胀度、离子交换容量和质子传导率的影响.结果表明,PI-TB与SPEEK之间存在的静电和氢键相互作用提高了膜的机械强度和结构稳定性.当PI-TB共混量为20%(质量分数)时,复合膜(PS-20)的质子传导率为102 mS/cm(60℃、100%RH);拉伸强度达93.13 MPa,为纯SPEEK膜的2.4倍;60℃、60%RH下,PS-20膜的质子传导率为6.78 mS/cm,是纯SPEEK膜的4.6倍.

超支化共聚聚酰亚胺膜制备及其CO_(2)/CH_(4)气体分离性能研究

以4,4-六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6FDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为基体,通过加入不同比例的N,N,N′,N′-四(对氨基苯基)对苯二胺(NTPDA)四胺单体,采用热酰亚胺化法制备一系列超支化共聚聚酰亚胺膜(6FDA-ODA-NTPDA),通过红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)、X-射线衍射(XRD)对膜结构进行了表征,并测试了薄膜对CO_(2)/CH_(4)气体渗透性能和分离性能.结果表明,当四胺摩尔分数为5‰时,膜的CO_(2)渗透系数较纯膜(6FDA-ODA)提升117.32%,CO_(2)/CH_(4)选择性较纯膜提升78.5%.

金属有机骨架材料/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能

合成了3种不同结构、粒径和气体吸附性能的金属有机骨架材料(MOFs):微米级Cu3(BTC)2、亚微米级ZIF-8和S-Cu3(BTC)2.氮气吸附等温线分析结果表明,ZIF-8和Cu3(BTC)2具有较大比表面积(1653和1439 m2/g),S-Cu3(BTC)2的比表面积为171.4 m2/g.用共混法将MOFs直接引入聚酰亚胺中制备了MOFs/聚酰亚胺混合基质膜(MMMs).X射线衍射(XRD)和全反射红外光谱(FTIR-ATR)分析结果表明,MOFs在混合基质膜中保持物理和化学稳定.气体渗透测试结果表明,MOFs的加入使膜的气体渗透分离性能明显提高,S-Cu3(BTC)2使渗透系数增加了1.75倍;ZIF-8和Cu3(BTC)2使渗透系数增加了3倍左右;同时,膜的气体分离系数变化很小.

ZIF-8对Ultem? 1000中空纤维气体分离膜性能影响研究

以高比表面积、纳米尺寸ZIF-8作分散相、以Ultem? 1000作连续相,通过干-湿相转化纺丝法分别制备了Ultem? 1000和ZIF-8/Ultem? 1000中空纤维气体分离膜,研究了ZIF-8对膜性能的影响.SEM和机械强度测试结果表明,ZIF-8的引入减小了中空纤维膜支撑层的指状孔结构且使内皮层变疏松多孔;膜抗拉强度几乎不变甚至略有增加.ZIF-8/Ultem? 1000中空纤维膜的气体渗透通量和分离系数较Ultem? 1000中空纤维膜均有明显提升:O2渗透通量由2.56 GPU增加至3.56 GPU,O2/N2分离系数由5.81增至7.74.

天然气脱碳技术研究进展

天然气是一种高燃烧热值的清洁能源,但开采出来的天然气中含有一定量的酸性气体CO_(2),会造成热值降低、管道腐蚀等问题,因此在管道运输和使用前需对其进行脱碳处理。分别对低温精馏、溶剂吸收、吸附和膜分离四种脱碳技术进行了介绍,详析了每一种技术的工艺特点和典型工业应用情况,并从原料气进料条件、脱碳效率、能耗及成本等方面进行了分析比较,为不同实际工况脱碳工艺的选择提供指导,具有重要的工程意义。膜分离技术在装置占地面积、能耗及成本等方面具有一定优势,可灵活调变的级数工艺也使其能够实现高CO_(2)脱除率和低烃损失,具有良好的发展和应用前景,特别是适用于空间受限的场合,如在海上平台进行天然气脱碳处理。

内压式中空纤维膜气体脱CO2应用研究

针对天然气、沼气、烟道气等脱CO2应用需求,探究了内压式中空纤维膜的气体分离性能,考察了压力、温度、处理量等对膜分离性能的影响。结果显示,与外压式膜不同,随着压力的增加内压式中空纤维膜的气体渗透通量显著增加。压力越高对混合气的处理能力越大,且膜组件存在最优处理能力。随着温度的增加,渗透通量增加、分离系数下降。

改善无机填料混合基质膜气体分离性能的研究进展

混合基质膜(MMMs)是结合了无机填料和有机基质特点的一类膜材料,因其在气体分离应用上具有良好的渗透通量和分离性能被广泛关注。无机填料诸如二氧化硅纳米颗粒球、沸石分子筛、金属有机框架(MOF)、氧化石墨烯(GO)、碳纳米管(CNT)均被广泛应用于混合基质膜的制备,但是碍于无机填料在有机相中的分散性问题、两相相容性问题和界面缺陷问题,常会导致较差的气体分离性能。针对近年通过对无机填料进行表面官能化修饰、共价交联、多元填充、调控形貌等来改善混合基质膜气体分离性能的研究进行总结和阐述,并对其未来的发展趋势进行了展望。

GO-TSC/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能研究

使用氨基硫脲(TSC)对氧化石墨烯(GO)进行改性,制备GO-TSC层状复合材料。随后,将该复合材料加入到Matrimid■5218(PI)基质中,制备用于二氧化碳分离的混合基质膜(MMMs)。通过TGA、SEM及气体分离性能测试考察了GO-TSC对膜热稳定性、结构和气体分离性能等的影响。SEM结果显示GO-TSC可均匀分散在聚合物基质上并与基质紧密结合;TGA结果显示混合基质膜在250℃以上仍保持稳定。与纯PI膜相比,MMMs显著增强了二氧化碳的渗透性。GO-TSC中所含的氨基与二氧化碳具有良好的亲和力,增加的碱性位点可以有效地转运二氧化碳。GO-TSC的层状结构增加了气体的传输路径,不利于大动态直径气体(甲烷、氮气)的通过,从而提高了分离性能。GO-TSC负载量为0.75%(质量分数)时混合基质膜的分离性能最佳。相比较纯PI膜,混合基质膜的二氧化碳渗透系数和二氧化碳/甲烷、二氧化碳/氮气分离系数分别提高了42.16%、95.79%和83.72%。

氨基碳点/聚酰亚胺混合基质膜的制备及CO_(2)分离性能研究

将水热合成法制备的氨基碳点与聚酰亚胺复合得到混合基质膜。通过SEM、FT-IR、XRD和DSC考查了氨基碳点掺杂质量分数对混合基质膜形貌和结构的影响。氨基碳点表面的氨基可以提供碱性环境,同时增加了膜内的自由体积,促进CO_(2)传递。当氨基碳点掺杂质量分数为0.3%时,混合基质膜的CO_(2)分离性能最佳,其CO_(2)、CH_(4)、N_(2)渗透通量分别为85.87 barrer、1.69 barrer、2.62 barrer,CO_(2)/CH_(4)、CO_(2)/N_(2)选择性分别为50.81和32.77。

高效粗粉分离器研究及应用

粗粉分离器是火电制粉系统中的重要设备。研究分析了现有径向和轴向粗粉分离器的优、缺点,提出了新型粗粉分离器。新分离器充分利用其有效空间,创新性地引入离心分离模块,消除了撞击分离、增强了离心分离,解决了内锥磨损和颗粒聚集等问题。示范应用后,制粉出力、分离效率、煤粉均匀性显著提高,分离器压降、煤粉细度、循环倍率、一次风机电耗等显著降低,软性物质堵塞也基本得到解决。

BTDA/6FDA-DAM/2,6DAT嵌段聚酰亚胺膜制备及其气体分离性能研究

以6FDA、BTDA、DAM和2,6DAT为单体,合成不同嵌段结构或嵌段长度的聚酰亚胺,通过FT-IR、XRD、DSC、万能试验机和气体渗透仪研究不同嵌段聚酰亚胺膜的化学结构、链段堆积结构、热性能、机械强度和气体分离性能.DSC结果显示,嵌段聚酰亚胺玻璃化转变温度略低于无规共聚聚酰亚胺.气体渗透测试结果显示,不同嵌段结构聚酰亚胺(BTDA-DAM)/(6FDA-2,6DAT)-x和(BTDA-2,6DAT)/(6FDA-DAM)-x的气体渗透系数随嵌段长度增加呈相反变化趋势.嵌段长度为5或10时,嵌段聚酰亚胺膜气体分离性能最优:(BTDA-DAM)/(6FDA-2,6DAT)-5较无规共聚聚酰亚胺膜CO_(2)渗透系数提高了52%,同时CO_(2)/CH_(4)分离系数基本不变,甚至略有增加.