多孔有機骨架材料混合基質(zhì)膜的制備及分離性能的研究.pdf

1、與其他的分離方法相比，膜分離技術(shù)具有操作簡便、效率高、占地面積小、能耗低等特點。目前所采用的膜材料大都是聚合物，由于聚合物膜致密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通常不能同時具有高的滲透性和高的選擇性，也就是說，當滲透性高時，選擇性低;當選擇性高時，滲透性不高。多孔有機骨架材料是一種新型且性能優(yōu)異的多孔材料，具有高的孔隙率、密度小、比表面積大、優(yōu)異的吸附性能等優(yōu)點，并被廣泛應(yīng)用在氣體分離、吸附、儲存等方面。在聚合物中加入具有較高的吸附分離性能但是不容易成膜的

2、多孔有機骨架材料制備成混合基質(zhì)膜，可以同時具有聚合物材料的易成膜性和多孔有機骨架材料的選擇吸附分離的性能。本文主要研究了多孔有機骨架材料混合基質(zhì)膜的制備，并將其應(yīng)用于混合氣體CO2/N2和CO2/CH4的分離。主要研究內(nèi)容包括:
　　1)多孔有機聚合物混合基質(zhì)膜的制備及分離性能的研究。由三聚氰胺和對苯二甲醛通過縮聚反應(yīng)合成多孔有機骨架材料（命名為MA）;將對CO2有較高吸附性能的多孔有機骨架材料MA添加到聚砜(PSF)和聚二甲基硅

3、氧烷(PDMS)基質(zhì)中，分別得到MA/PSF和MA/PDMS混合基質(zhì)膜，對CO2/N2、CO2/CH4兩組混合氣體進行分離測試研究?？疾炝瞬煌奶畛湮锖?、溫度對混合基質(zhì)膜氣體分離性能的影響，實驗研究結(jié)果表明:MA是由納米球形顆粒團簇而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，顆粒直徑極小;MA的比表面積是595.8m/g,材料的熱穩(wěn)定性較好，能達到制備混合基質(zhì)膜中對填充物熱穩(wěn)定性的要求;對合成的混合基質(zhì)膜進行了CO2、N2、CH4單組分氣體分離的測試，在MA/P

4、SF(1.2wt.％)混合基質(zhì)膜對單組份氣體的測試中，CO2/CH4和CO2/N2的理想分離指數(shù)達到最大，分別是2.1和5.0，CO2滲透系數(shù)僅為35Barrer，在MA/PDMS(1.2wt.％)混合基質(zhì)膜對單組份混合氣體的測試中，CO2/CH4和CO2/N2的理想分離指數(shù)達到最大，分別是4.4和16.1，CO2滲透系數(shù)為5512Barrer;在MA/PDMS(1.2wt.％)混合基質(zhì)膜對雙組份混合氣體的測試中，CO2/CH4和CO2

5、/N2的分離指數(shù)分別是6.0和19.2，CO2的滲透系數(shù)達到8100Barrer，均高于純PDMS膜。MA/PDMS(1.2wt.％)混合基質(zhì)膜對CO2/N2混合氣的分離性能突破了Robeson上限。
　　2)Coating-MA/PDMS混合基質(zhì)膜的制備及分離性能的研究。通過在MA的表面Coating一層PDMS得到處理后的Coating-MA材料，將其填充到PDMS中用同樣的方法制備Coating-MA/PDMS混合基質(zhì)膜，并