平板復(fù)合炭膜的制備及其氣體分離性能.pdf

1、炭膜，作為一種新穎的具有分子篩分功能的膜材料，是由聚合物前驅(qū)體高溫?zé)峤庵苽涠傻?，與有機(jī)聚合物膜相比，因其具有較高的氣體滲透能力和分離選擇性，良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，在氣體分離領(lǐng)域顯示出巨大的潛力。炭膜分為非支撐的均質(zhì)炭膜和支撐的復(fù)合炭膜，復(fù)合炭膜因其具有較好的機(jī)械強(qiáng)度受到人們的廣泛關(guān)注，然而，由于目前所采用的支撐體材料其成本較高，限制了復(fù)合炭膜的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和應(yīng)用。因此，研究開發(fā)廉價(jià)的支撐體材料已經(jīng)是實(shí)現(xiàn)復(fù)合炭膜產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

2、 本論文選用廉價(jià)的無煙煤和煙煤為原料，采用粘結(jié)成型和自粘結(jié)成型的方法制備煤基平板炭膜支撐體。通過系統(tǒng)地考察制備過程中各影響因素如粘結(jié)劑類型、成型壓力、預(yù)氧化溫度、預(yù)氧化時(shí)間等對(duì)煤基炭膜支撐體性能的影響，提出了制備煤基炭膜支撐體的工藝方案。研究表明，采用不同變質(zhì)程度的煤制備炭膜支撐體表現(xiàn)出不同的孔結(jié)構(gòu)性能，以無煙煤制備的支撐體孔徑分布較寬，氣體滲透速率較高但最大孔徑較大；而以煙煤制備的支撐體，孔徑分布集中，最大孔徑較小，更適宜作為炭

3、膜支撐體。 以商用PMDA-ODA型聚酰胺酸為涂膜液，采取旋轉(zhuǎn)涂膜技術(shù)在煤基平板炭膜支撐體上制備復(fù)合炭膜。研究探討了支撐體性質(zhì)、涂膜工藝、表面活性劑的加入及支撐體表面預(yù)浸漬處理對(duì)復(fù)合炭膜的復(fù)合成膜效果及其氣體分離性能的影響，并采用掃描電鏡對(duì)炭膜的復(fù)合效果和微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，采用廉價(jià)的煤基平板炭膜為支撐體，通過控制旋轉(zhuǎn)涂膜工藝，可以制備出高性能的復(fù)合炭膜；涂膜液中加入表面活性劑處理可以改善涂膜液和支撐體的復(fù)合效果，經(jīng)一次涂