介孔炭修飾復(fù)合炭膜的研究.pdf

1、膜分離技術(shù)作為一種新型氣體分離技術(shù)，因其高性能、低成本、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而備受矚目。炭膜是一種由含碳物質(zhì)經(jīng)高溫?zé)峤馓炕傻男滦吞炕げ牧希哂心透邷?、抗腐蝕、耐酸堿、生物相容性好、孔徑可調(diào)且氣體分離性能優(yōu)異等特點(diǎn)，因此應(yīng)用前景十分廣闊。
　　均質(zhì)炭膜因質(zhì)脆、強(qiáng)度低無(wú)實(shí)用價(jià)值。為了實(shí)現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用，通常制備成具有一定強(qiáng)度的復(fù)合炭膜，即在具有一定機(jī)械強(qiáng)度的支撐體上復(fù)合一層炭膜前驅(qū)體，經(jīng)高溫?zé)峤庑纬蓮?fù)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(zhuǎn)移到分離層表面，影響復(fù)合炭膜的分離性能。所以，對(duì)支撐體表面進(jìn)行修飾是制備高性能復(fù)合炭膜的關(guān)鍵。
　　介孔炭材料是一種具有較高比表面積，均一孔徑結(jié)構(gòu)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(shù)脂，修飾支撐體，并在此基礎(chǔ)上涂覆分離層，制備復(fù)合炭膜。主要探討了介觀相酚醛樹(shù)脂的合成反應(yīng)溫度、時(shí)間以及炭化工藝等對(duì)介孔炭結(jié)構(gòu)的影響。通過(guò)XRD、N2吸

3、附、TEM及氣體滲透裝置等手段，對(duì)所制備的介孔炭的孔結(jié)構(gòu)特性、微觀形貌及氣體滲透分離性能進(jìn)行表征。得到如下結(jié)果:
　　1、在酸性催化劑下，當(dāng)合成時(shí)間為3h，老化時(shí)間為72h，炭化溫度為600℃，恒溫時(shí)間為2h，制備得到的介孔炭為蠕蟲狀孔結(jié)構(gòu)，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(dāng)反應(yīng)溫

4、度為70℃，合成時(shí)間為1h，炭化溫度為600℃，恒溫時(shí)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(shù)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(fù)合炭膜。發(fā)現(xiàn)介觀相酚醛樹(shù)脂的合成