含金屬高分子膜形態(tài)及烯烴、烷烴滲透行為研究.pdf

1、本文以烯烴/烷烴氣體分離為應(yīng)用背景，采用聚砜和Na型磺化聚砜共混制備PSf/SPSf-Na均質(zhì)膜，以離子交換法將金屬離子引入共混膜中并進(jìn)行化學(xué)還原，制得PSf/SPSf-Ag膜和PSf/SPSf-Pd膜；用“二次涂層”方法制備了涂層含銀離子的PSf/PEO-AgBF4/SR非對(duì)稱中空纖維復(fù)合膜。 含金屬均質(zhì)膜表征結(jié)果表明，在膜的單側(cè)表面形成了由金屬顆粒組成的“金屬層”，在膜內(nèi)部金屬顆粒呈非連續(xù)分布；在相同離子交換容量下，Pd顆粒

2、一般小于Ag顆粒；膜中金屬的價(jià)態(tài)介于零價(jià)和金屬離子價(jià)態(tài)之間。 乙烯、乙烷滲透實(shí)驗(yàn)表明，加入Ag和Pd后，膜的乙烯的滲透系數(shù)有所提高，并且隨著金屬含量的增加而增大；但乙烷的滲透性能變化不大。Ag膜對(duì)烯烴的滲透影響大于Pd膜，提出了烯烴、烷烴在含金屬均質(zhì)膜中的滲透機(jī)理和模型。膜內(nèi)金屬對(duì)烯烴、烷烴分子的吸附作用使氣體分子被“活化”，導(dǎo)致滲透系數(shù)增加；但當(dāng)金屬含量較高時(shí)，金屬顆粒對(duì)氣體分子的擴(kuò)散阻力有一定增加。兩種影響因素在滲透過程中相

3、互競(jìng)爭(zhēng)，在一定實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)于烯烴，前者的影響作用大于后者，對(duì)于烷烴，兩種作用基本相互抵消。 在PSf/PEO非對(duì)稱復(fù)合膜中加入AgBF4，可明顯提高乙烯的滲透速率，降低乙烷的滲透速率，從而使分離系數(shù)有較大提高。用SR涂層后的復(fù)合膜，烯、烷的滲透性能具有較好的時(shí)間穩(wěn)定性。在乙烯、乙烷的混合氣滲透實(shí)驗(yàn)中，雖然烯烷分離系數(shù)有所降低，但仍然遠(yuǎn)大于純氣在不加金屬化合物的膜中之分離系數(shù)。本文對(duì)這些現(xiàn)象從滲透機(jī)理上進(jìn)行了討論，認(rèn)為，乙烯分子