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1、開發(fā)高效率、低能耗的CO2捕集技術(shù)是實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排和能源氣體凈化的共性關(guān)鍵問題。膜技術(shù)是最具發(fā)展前景的CO2捕集技術(shù)之一,開發(fā)高滲透性高選擇性CO2分離膜材料則是膜技術(shù)用于CO2捕集的重要需求。為提高有機(jī)-無機(jī)雜化氣體分離膜的分離性能,利用多巴胺的氧化聚合以及表面改性的特性,制備出三種基于多巴胺的氣體分離雜化膜。
利用多巴胺(DA)在弱堿性水溶液中自聚交聯(lián)的特性,其中的兒茶酚基團(tuán)和氨基基團(tuán)與聚乙烯醇(PVA)中的羥基(—OH
2、)形成氫鍵作用,實(shí)現(xiàn)了DA對(duì)PVA的物理交聯(lián),將DA-PVA鑄膜液旋涂于PES基膜上制備了DA-PVA/PES納米雜化水凝膠氣體分離復(fù)合膜??疾炝薉A濃度和自聚時(shí)間對(duì)PVA基質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)的影響,包括親水性、水含量、熱穩(wěn)定性及自由體積分?jǐn)?shù)等;研究了加濕狀態(tài)下膜對(duì)CO2/CH4混合體系的分離性能。其中,DA-PVA(B3)/PES膜的分離性能最優(yōu),其CO2/CH4選擇性達(dá)到43.2,為純膜的143.85%。綜合DA-PVA/PES膜的表征
3、結(jié)果和分離性能,提出了CO2和CH4膜內(nèi)的傳質(zhì)模型。
利用聚多巴胺(PDA)粒子上活性兒茶酚基團(tuán)對(duì)胺基(—NH2)封端小分子的固定作用,以四乙烯五胺(TEPA)作為CO2促進(jìn)傳遞固定載體,將TEPA通過共價(jià)鍵固定在PDA顆粒上,制備出PDA/TEPA顆粒,并將其填充至聚氧乙烯基高分子Pebax MH1657中制備了Pebax-PDA/TEPA氣體分離雜化膜。通過元素分析,計(jì)算得到PDA/TEPA顆粒中TEPA的負(fù)載量為11.8
4、6 wt%。SEM照片顯示PDA/TEPA粒子粒徑均勻,為180~220 nm。探索了Pebax-PDA/TEPA雜化膜加濕狀態(tài)下對(duì)CO2/CH4混合體系的分離性能。Pebax-PDA/TEPA(5)膜取得了最優(yōu)的分離性能,CO2/CH4選擇性為27.53,為純膜的148.49%。
利用PDA對(duì)金屬離子的螯合作用以及對(duì)金屬離子的無電鍍沉積能力,以螯合固定在聚多巴胺球(~80 nm)上的Ag+離子作為CO2促進(jìn)傳遞固定載體,多巴
5、胺還原的金屬Ag顆粒(~20 nm)作為膜結(jié)構(gòu)調(diào)控介質(zhì),制備出了―兩面神‖顆粒(Janus particle),并將其填充至Pebax MH1657中制備Pebax-Janus氣體分離雜化膜。Pebax-Janus雜化膜氣體分離性能出現(xiàn)了反tradeoff效應(yīng),即CO2通量和CO2/CH4選擇性同時(shí)提高。Pebax-Janus雜化膜在純氣體系中所取的最佳分離性能為CO2通量150 Barrer、CO2\CH4選擇性26.3以及CO2\N
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