基膜热处理对复合膜气体分离性能的影响

制备了用于有机蒸汽正庚烷/氮气分离的PDMS/PVDF复合膜,研究了PVDF基膜热处理温度和时间对复合膜的分离性能的影响,用XPS和SEM对PVDF基膜表面结构的变化进行了研究。结果表明,393.2K、12min热处理后的PVDF基膜表面的C-O、C=O极性官能团增加,增强了表面极性,使得PDMS活性层和PVDF基膜能够紧密结合,而且复合膜的分离性能达到最佳值。在固定测试条件下,分离因子αC7H16/N2为445.7,渗透速率JC7H16和JN2为1.9×10-7、4.26×10-10mol/(m2.s.Pa)。

温度对含硅聚酰亚胺膜气体分离性能的影响

合成了次联苯基型合硅聚酰亚胺（ＳＩＤＡ－ＢＤＡ），研究了其均质膜对Ｈ２，Ｏ２和Ｎ２的透过分离性能与温度的关系，随着温度的升高，气体的透过系数和扩散系数增大，而溶解系数和选择系数则降低，此外，我们还讨论了气体在膜中的透过活化能，扩散活化能和吸着热。

中空纤维复合膜气体分离性能的研究

本论文制备了用于有机蒸汽正庚烷/氮气分离的PDMS/PS,PDMS/PAN,PDMS/PVDF复合膜.研究了PS,PVDF基膜热处理温度和时间对复合膜的分离性能的影响.结果表明:PDMS/PS复合膜的渗透速率和分离因子均随热处理温度的升高而降低,PDMS/PVDF复合膜在393.2K下有最佳分离性能.

芴基、酰亚胺基和萘基聚合物气体分离膜的研究进展

聚合物链间距和链刚度是影响聚合物膜对气体渗透性能的决定因素,刚性基团(如芴基、酰亚胺基及萘基)引入聚合物链中,基于其大体积和扭曲结构能够有效阻碍分子链堆积,从而降低分子链堆积密度,使聚合物具有较高的自由体积,能有效改善膜对气体的渗透选择性。本文综述了近5年含芴基、酰亚胺基和萘基聚合物在气体分离中的研究,按结构分类,详细介绍了三类聚合物的合成以及膜对气体的选择性,分析了影响气体选择性的主要因素。最后,综合现有刚性聚合物的特点,从改性高气体渗透性低选择性材料、改性生物基材料及制备复合混合基质膜等角度出发,展望了此类材料的未来发展趋势,为制备高性能气体分离膜提供参考。

六元环聚酰亚胺气体分离膜研究进展

六元环聚酰亚胺通常由萘基二酐单体和芳香二胺单体通过缩聚制得,磺化六元环聚酰亚胺因其在燃料电池质子交换膜的应用而得到广泛研究。五元环聚酰亚胺因优异的性能在气体分离膜领域一直备受关注,近年来随着气体分离膜需求量的增加,围绕六元环聚酰亚胺气体分离膜的研究进一步深化。与五元环聚酰亚胺相比,六元环聚酰亚胺具有更为优异的水解稳定性、耐溶剂性能及热稳定性。综述了近年来六元环聚酰亚胺气体分离膜的研究进展,并展望了其未来的发展前景。

气相色谱在气体膜分离中的应用

气体膜分离技术具有能耗低、操作简单的优点。在气体膜分离前后,需要对气体进行检测,气体检测是膜分离技术的“眼睛”。本文总结了气相色谱在气体膜分离中的应用,以期为气体膜分离研究提供检测参考。

ZIF-8改性自具微孔聚合物膜的制备及其对CO_(2)的分离性能

为了提高自具微孔聚合物(PIMs)膜对CO_(2)的分离效果,对PIM-1膜进行功能化改性。首先,将PIM-1膜通过水解、置换等作用引入Zn2+离子,再将改性后的PIM-1膜浸泡在2-甲基咪唑的甲醇溶液中,于室温下在膜表面生长类沸石咪唑酯框架-8(ZIF-8)选择层,经过硅橡胶填补后得到无缺陷ZIF-8改性PIM-1膜(pZIF-8@PIM-1),并对其性能和结构进行测试和表征。结果表明:在离子改性后的PIM-1膜表面成功生长了厚度约0.8μm的ZIF-8选择层,晶体尺寸大小均匀,粒径直径在200 nm左右;与PIM-1纯膜相比,由于多价金属离子交联及ZIF-8选择层的存在,pZIF-8@PIM-1的CO_(2)扩散系数明显下降,CO_(2)/N_(2)扩散选择性有所上升,由0.89提升到1.01;ZIF-8中含氮有机杂环与CO_(2)之间的Lewis酸碱作用及2-甲基咪唑环上静电势对CO_(2)的亲和作用,使得pZIF-8@PIM-1的CO_(2)溶解度系数上升,且CO_(2)/N_(2)溶解选择性也得到提升,由18.56提升到20.31;改性后的PIM-1膜CO_(2)/N_(2)扩散选择性及CO_(2)/N_(2)溶解度选择性的双重提升共同促进了CO_(2)/N_(2)分离系数的提升,由原膜的16.57增加到20.43,具有良好的CO_(2)分离性能。

气体分离膜技术及其在石油化工领域的应用

气体分离膜技术因能耗低、效率高、操作简单等优点,被广泛应用于石油、天然气和石化工业中。从膜机理、膜材料以及气体分离膜在石油化工中的应用等方面对气体分离膜技术进行了介绍,分析了目前存在的主要问题及可行的解决途径。未来的研究方向应该着重提高膜的分离性能、研发大面积与高质量的膜组件以及优化膜分离的工艺流程。

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%。

共聚聚酰亚胺热重排改性薄膜的制备及气体分离性能

采用二胺2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(APAF)经硅烷化后与4,4-二氨基二苯醚分别以7∶3,5∶5,3∶7摩尔比和二酐4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐进行共聚,通过化学亚胺化后得到溶解性好、相对分子质量高、成膜性好的3组共聚聚酰亚胺膜,经过350℃~400℃热处理后,得到不同的热重排改性膜,采用FTIR光谱等手段进行表征.结果表明,所合成的硅烷化聚酰亚胺随着共聚的APAF含量的增加对CO_(2)/CH_(4)的选择性得到提升;而随着热处理温度的升高,其CO_(2)的渗透系数增加,CO_(2)/CH_(4)的气体选择性提高.噁唑环的转化使得聚合物分子链刚性增强,从而达到改善膜的气体分离性能.400℃热处理下得到的热重排(7∶3)膜相较于前驱体膜,CO_(2)的渗透系数从32.82 Barrer提升到275.62 Barrer,提高了8.4倍,热重排后的膜对CO_(2)/CH_(4)的气体分离性能超过2008年Robeson上限.

芴基微孔聚酰亚胺薄膜的制备和气体分离性能研究

聚酰亚胺的分子链规整性好、链间相互作用力强,但是气体透过偏低,为解决该问题,通过引入芴基致孔基元,利用含芴基结构的9,9-双(4-氨基苯基)芴(FDA)、9,9-双(4-氨基-3-氟苯基)芴(FFDA)和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)为单体,制备了一系列自具微孔聚酰亚胺膜(PIM-PI)。结果表明:随着致孔基元比例增加,与无致孔基元的纯膜相比,PIM-PI膜的气体分离性能改善显著。例如6FDA-FFDA/BAPP(8∶2)膜表现出优异的分离性能,CO_(2)渗透率为165.46Barrer和CO_(2)/CH_4选择系数为31.65,相较于纯膜,分别增加7.45倍和1.66倍。引入芴基致孔基元的微孔聚酰亚胺膜显著地提高了气体渗透率。

基于功能化碳纳米管混合基质膜分离CO_(2)的研究进展及产业化应用趋势

二氧化碳(CO_(2))的排放,是导致全球气候变暖的主要原因之一。CO_(2)的捕集、利用与封存技术(CCUS),被认为是减少温室气体的有效方式。膜分离技术作为一种高选择性和低能耗,以及具有较强的可扩展性的碳捕集方法,受到越来越多研究学者的青睐。综述了近年来功能化碳纳米管复合气体分离膜的主要研究进展,详细讨论了碳纳米管的特性、功能化改性、分散形态以及外场辅助对分离膜的影响机制,总结了不同功能化碳纳米管气体分离膜的特性。功能化复合分离膜是以高分子聚合物为基体,加入功能性填料形成的混合基质膜(MMMs),而碳纳米管(CNTs)相较于其他功能性填料,在分离膜的改性强化方面具有很大优势。研究结果表明:对CNTs进行功能基团接枝,有助于提高CO_(2)在MMMs中的扩散速度;CNTs的聚合物的改性,可加速CO_(2)在膜中的传输,提高MMMs对CO_(2)的选择性及渗透性;CNTs的均匀分散,可提高MMMs对CO_(2)的分离效率;外场(磁场和静电场)可使CNTs在聚合物基体中有序排列,为CO_(2)提供有序、长程、易传递的通道,进一步提高MMMs的渗透性。本研究总结了不同形态的CNTs对分离膜的影响,对碳纳米管复合气体分离膜,特别是碳纳米管混合基质膜的未来发展趋势提出了观点;并为以CO_(2)气体分离为重点的工业化应用指明了方向。

原子水平卤代PIM-PI气体分离膜结构精密调控及“构效关系”研究

天津科技大学、生物源纤维制造技术国家重点实验室的程博闻教授团队、杨磊鑫、杨硕副教授近期于Journal of Membrane Science期刊(2024,692:122317)发表题目为Fine-tuning gas separation performance of intrinsic microporous polyimide by the regulation of atomic-level halogen substitution的文章.该文章第一作者为赵伟博士,通讯作者为杨磊鑫、杨硕、程博闻.聚合物的分子结构对于膜分离性能的影响至关重要.然而,聚合物分子结构与气体分离性间的“构效关系”尚不明晰。

聚甲基氢硅氧烷基气体分离膜的进展

气体分离膜技术与传统的气体分离技术(如胺吸收、变压吸附、深冷分离等)相比,具有无相变、高效、节能、操作简便、无二次污染等特点,在空气中氧、氮的富集、石油炼制、化学品生产及二氧化碳的捕获等领域中具有极大的应用前景。分离膜作为气体膜分离技术的核心,获得高透过性及高选择性的膜材料是气体分离膜研究中的目标。聚甲基硅氧烷由于具有优异的高气体透过性、较低的获得成本、结构可变性较强等特点,已成为气体分离膜材料的一个重要研究方向。对目前用于气体分离膜的聚甲基硅氧烷基气体分离膜的种类及合成进行了研究,分析并讨论了各种聚甲基硅氧烷基气体分离膜在分离过程中的机理和作用,对聚甲基硅氧烷基气体分离膜的未来研究方向进行了展望。

天津科技大学程博闻教授和天津工业大学马小华研究员团队合作在气体分离膜研究领域取得新进展

聚合物气体分离膜占地面积小、能耗低、成本可控和环境友好,在氢气回收、氮氧分离和碳捕集等方面发挥着重要作用.理想的气体分离膜材料应兼具高渗透率、高选择性和长期使用的稳定性.迄今为止,已有数百种聚合物作为气体分离膜材料被广泛报道.但是传统的聚合物分离膜材料存在trade-off效应,难以突破Robeson上限.而固有微孔聚合物(PIM)的出现使得气体分离性能上限得到了突破.同时,物理老化现象也是阻碍高性能本征微孔聚合物实际气体分离应用的巨大挑战.

硅烷化热重排CO_(2)/N_(2)气体分离膜的制备及性能研究

采用硅烷化二胺2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷与4,4烷与六氟异丙基二苯酸酐进行缩聚,化学亚胺化后得到溶解性好的高分子量聚聚酰亚胺膜,并有较好的成膜性,经过350~400基热处理后得到不同程度的热重排改性膜,红外光谱证明成功制备出聚酰亚胺和热重排改性膜。而随着热处理温度的升高,CO_(2)的渗透性能递增的,由此可见噁唑环的转化使得分子链刚性增强从而达到提高气体渗透。400℃热重排膜CO_(2)的渗透性能从25.81 Barrer提升到568.35 Barrer,提高了22倍,热重排后的膜对CO_(2)/N_(2)的气体透过性能接近2008年Robeson上限。

利用气体膜分离技术高效回收处理脱酸溶液闪蒸气

在胺法天然气脱碳中,吸收剂溶液与原料天然气在吸收塔中逆流接触脱除CO2组分,同时也会溶解吸收一部分烃组分。这部分烃组分在溶液再生过程中会随着酸性组分的解吸从溶液中一起释放出来。本文介绍了气体膜分离的机理,阐述了应用“气体膜分离技术”高效回收处理溶液闪蒸气的工艺方法,实现闪蒸气同时脱除CO2和水,回收的烃气满足厂(站)内自用气指标要求,节约自用气消耗,提高天然气商品化率,达到“节能减排”的目的。

气体膜分离用过渡金属有机络合物聚酰亚胺杂化材料的研究

用三苯二醚四酸二酐 (HQDPA)或二苯酮四酸二酐 (BTDA)与二氨基二苯甲烷 (MDA)缩聚合成出聚酰胺酸溶液 ,将此溶液与过渡金属有机络合物共混 ,再经热亚胺化即可制备出一类新型的气体膜分离用过渡金属有机络合物 聚酰亚胺杂化材料 .对所得杂化材料的各项性能进行了研究 ,结果表明 ,制得的杂化材料保持了聚酰亚胺良好的力学性能、耐热性能和耐溶剂性能 .用广角X 射线衍射和液体天平对所得材料的结构进行了表征 ,结果表明 ,过渡金属有机络合物的加入能够增加聚酰亚胺材料的分子链间距 .因此 ,与相应的聚酰亚胺相比 ,杂化材料的透气系数增大而透气选择性变化不大 .

气体分离膜研究和应用新进展

气体膜分离作为一种“绿色化学”在与传统技术竞争中，越来越广泛应用于石油、天然气、化工、冶炼、医药等领域。本文介绍了气体膜分离近年来在膜材料、制膜工艺等方面的研究进展，对目前膜分离过程发展、应用状况进行综述。

含有聚醚链段的可溶性聚酰亚胺气体分离膜材料及其性能

将4,4′-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐(6FDA)和1,3-苯二胺(mPDA)与二端氨基聚醚缩聚,得到含有聚醚柔性链段的聚酰亚胺气体分离膜材料.所合成的共聚聚酰亚胺在N-甲基吡咯烷酮(NMP)和四氢呋喃(THF)等有机溶剂中具有良好的溶解性能.研究了O2,N2,H2,CH4和CO2在聚酰亚胺均质膜中的渗透性能,考察了二端氨基聚醚的含量、链长和化学结构对气体渗透性能的影响.结果表明,聚醚链段的引入增大了气体的扩散系数,气体的渗透系数显著增大;聚醚链段与CO2相对较强的相互作用,增大了对CO2/N2的溶解选择性,CO2/N2的分离性能优于CO2/CH4,同时CO2比H2优先透过膜.