介孔炭修飾復合炭膜的研究.pdf

1、膜分離技術作為一種新型氣體分離技術，因其高性能、低成本、操作簡單等優(yōu)點而備受矚目。炭膜是一種由含碳物質經(jīng)高溫熱解炭化而成的新型炭基膜材料，具有耐高溫、抗腐蝕、耐酸堿、生物相容性好、孔徑可調且氣體分離性能優(yōu)異等特點，因此應用前景十分廣闊。
　　均質炭膜因質脆、強度低無實用價值。為了實現(xiàn)其實際應用，通常制備成具有一定強度的復合炭膜，即在具有一定機械強度的支撐體上復合一層炭膜前驅體，經(jīng)高溫熱解形成復合炭膜。然而，作為支撐體的多孔材料通常

2、孔徑較大，表面存在針眼或缺陷，容易轉移到分離層表面，影響復合炭膜的分離性能。所以，對支撐體表面進行修飾是制備高性能復合炭膜的關鍵。
　　介孔炭材料是一種具有較高比表面積，均一孔徑結構的功能型材料，是修飾炭膜支撐體缺陷的理想材料。本論文利用軟模板法，分別采用酸、堿催化劑合成介觀相酚醛樹脂，修飾支撐體，并在此基礎上涂覆分離層，制備復合炭膜。主要探討了介觀相酚醛樹脂的合成反應溫度、時間以及炭化工藝等對介孔炭結構的影響。通過XRD、N2吸

3、附、TEM及氣體滲透裝置等手段，對所制備的介孔炭的孔結構特性、微觀形貌及氣體滲透分離性能進行表征。得到如下結果:
　　1、在酸性催化劑下，當合成時間為3h，老化時間為72h，炭化溫度為600℃，恒溫時間為2h，制備得到的介孔炭為蠕蟲狀孔結構，其孔容和比表面積分別為0.613cm3/g和685.75m2/g，平均孔徑為2.2nm。用其制備介孔炭膜，其氧氣通量為77390barrer，氧氮選擇性為0.99。在堿性催化劑參與下，當反應溫

4、度為70℃，合成時間為1h，炭化溫度為600℃，恒溫時間為4h，制備得到的介孔炭有序度良好，其平均孔徑為4.0nm;制備的介孔炭膜，其氧氣通量為24850barrer，氧氮選擇性為1.11。
　　2、采用介觀相酚醛樹脂聚合物修飾炭膜支撐體，得到的支撐體孔徑均一，表面更加平整，滲透通量維持在2000GPU左右。
　　3、采用旋涂法在修飾后的支撐體上涂覆分離層，制備得到了具有一定的氣體分離性能的復合炭膜。發(fā)現(xiàn)介觀相酚醛樹脂的合成