用于CO2/N2分离的氧化石墨烯量子点混合基质膜的制备及性能研究

将氧化石墨烯量子点(GOQDs)引入聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA),通过溶剂挥发法制备了具有良好分散性能和界面结合性能的PEBA/GOQDs混合基质膜,研究了GOQDs添加量对混合基质膜理化性质及气体渗透性能的影响。结果表明:GOQDs可均匀分散在PEBA聚合物基质中,提高了混合基质膜的力学性能;GOQDs含有大量的羟基和羧基,亲和能力强,对CO2有强吸附作用,显著提高了混合基质膜的CO2/N2渗透性能。当GOQDs添加量为3%(质量分数)时,PEBA/GOQDs混合基质膜的CO2渗透系数为184.32Barrer,CO2/N2选择性达到了63.56,与纯PEBA膜相比分别提高了241%和253%。

模板法多孔炭的制备及CH_4/N_2/CO_2吸附分离

以糠醇为碳源,模板法两次浸渍制备多孔炭,采用XRD、SEM、FTIR、N_2吸附-脱附等方法对其进行表征,利用磁悬浮天平测量了CH_4,N_2,CO_2的吸附等温线,并对吸附等温数据进行Langmuir拟合,由Henry常数预测多孔炭对混合体系的平衡选择性。表征结果显示,多孔炭孔分布较窄,具有丰富的孔结构,在一定程度上复制了分子筛的孔道结构,且表面呈现一定的极性,有利于CH_4,N_2,CO_2的吸附和分离。实验结果表明,CH_4,N_2,CO_2的平衡吸附量大小的顺序为:CO_2>CH_4>N_2,Langmuir模型拟合相关系数均大于0.993,拟合效果较好,可用Langmuir理论解释气体在多孔炭孔结构及表面的吸附行为,制备的多孔炭适用于烟道气中CO_2的吸附与分离及煤层气等非常规天然气的提纯,但对垃圾填埋气的分离效果不显著。

以3-甲氧基苄胺改性聚乙烯基胺制备CO_2分离膜

为提高CO_2分离膜高压下的渗透选择性能,利用含苯环小分子胺3-甲氧基苄胺与聚乙烯基胺(PVAm)制备了PVAm-3-甲氧基苄胺涂膜液,并将其涂敷到聚砜(PSf)超滤膜上制备了PVAm-3-甲氧基苄胺/PSf固定载体复合膜.PVAm-3-甲氧基苄胺/PSf膜的红外谱图结果显示,3-甲氧基苄胺的伯胺基能与PVAm的伯胺基或酰胺基形成氢键交联网络.利用模拟烟道气组成的CO_2/N2混合气(体积比20/80),考察了PVAm-3-甲氧基苄胺/PSf膜和PVAm/PSf膜的渗透选择性能.结果表明,PVAm-3-甲氧基苄胺/PSf膜的CO_2渗透选择性能得到了大幅度提高,高压下更为显著.