多孔骨架-聚砜復(fù)合中空纖維膜的制備與氣體分離性能研究.pdf

1、本論文利用微孔材料的分子篩分的尺寸限制效應(yīng)，選用兩種類型的微孔材料為分離介質(zhì)，以聚砜(PSF)為基質(zhì)，通過(guò)共混及干濕法紡絲工藝，制備了兩種混合基質(zhì)中空纖維膜，并研究了它們的氣體分離性能。
　　首先以多孔芳香骨架材料PAF-56P為分離介質(zhì)，紡制了PAF-56P/PSF復(fù)合中空纖維膜。PAF-56P由三角形的三聚氯氰和線形的對(duì)三聯(lián)苯單體通過(guò)交叉耦合反應(yīng)聚合制得，固體核磁(NMR)和紅外光譜(IR)表征表明PAF-56P具有擴(kuò)展的共軛

2、框架結(jié)構(gòu)。PAF-56P的比表面積為553.4m2·g-1，平均孔徑為1.2 nm。通過(guò)共混和干濕法紡絲成功制得了PAF-56P/PSF非對(duì)稱中空纖維膜，掃描電鏡測(cè)試(SEM)顯示，PAF-56P粒子嵌入聚砜形成連續(xù)復(fù)合膜。PAF-56P骨架中含有豐富的N原子，將增強(qiáng)骨架與酸性氣體分子的相互作用，提高中空纖維膜的氣體分離性能?；旌蠚怏w的分離測(cè)試證實(shí)，PAF-56P較強(qiáng)的CO2吸附性能和大的孔徑尺寸使PAF-56P/PSF復(fù)合膜在分離二元

3、混合氣體CO2/N2過(guò)程中展現(xiàn)了較好的CO2滲透能力，通量介于93-141 GPU之間，CO2/N2分離比達(dá)到了38.9。此外，通過(guò)對(duì)溫度和壓力對(duì)氣體分離的影響研究表明，在選定溫度區(qū)間，提高溫度使PAF-56P/PSF復(fù)合膜的氣體分離性能小幅降低，提高氣體壓力對(duì)氣體分離效果也有較弱的影響，說(shuō)明PAF-56P/PSF復(fù)合膜具有較好的熱力學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性。較高的分離比、良好的穩(wěn)定性、簡(jiǎn)單成熟的制備工藝，有望使PAF-56P/PSF復(fù)合中空纖維

4、膜在工業(yè)廢氣中分離CO2發(fā)揮重要作用。
　　其次，以氰基咪唑骨架材料為分離介質(zhì)，紡制了CIF-1/PSF復(fù)合中空纖維膜。CIF-1是由一價(jià)銅離子與二氰基咪唑配位形成的新型金屬有機(jī)骨架材料，具有均勻有序的孔道結(jié)構(gòu)，孔徑為1.0 nm，比表面積為772.2 m2·g-1，骨架中含有金屬離子和豐富的氮原子，適合作為氣體分離材料。CIF-1/PSF復(fù)合膜的XRD譜圖和SEM圖片表明，CIF-1晶體成功的混入PSF中空纖維膜中，氣體壓力保持