多孔有機(jī)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(jiǎn)便、效率高、占地面積小、能耗低等特點(diǎn)。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(shí)具有高的滲透性和高的選擇性，也就是說(shuō)，當(dāng)滲透性高時(shí)，選擇性低;當(dāng)選擇性高時(shí)，滲透性不高。多孔有機(jī)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(diǎn)，并被廣泛應(yīng)用在氣體分離、吸附、儲(chǔ)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(jī)骨架材料制備成混合基質(zhì)膜，可以同時(shí)具有聚合物材料的易成膜性和多孔有機(jī)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(jī)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?jī)?nèi)容包括:
　　1)多孔有機(jī)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(duì)苯二甲醛通過(guò)縮聚反應(yīng)合成多孔有機(jī)骨架材料（命名為MA）;將對(duì)CO2有較高吸附性能的多孔有機(jī)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(duì)CO2/N2、CO2/CH4兩組混合氣體進(jìn)行分離測(cè)試研究。考察了不同的填充物含量、溫度對(duì)混合基質(zhì)膜氣體分離性能的影響，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:MA是由納米球形顆粒團(tuán)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(dá)到制備混合基質(zhì)膜中對(duì)填充物熱穩(wěn)定性的要求;對(duì)合成的混合基質(zhì)膜進(jìn)行了CO2、N2、CH4單組分氣體分離的測(cè)試，在MA/P

4、SF(1.2wt.％)混合基質(zhì)膜對(duì)單組份氣體的測(cè)試中，CO2/CH4和CO2/N2的理想分離指數(shù)達(dá)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(duì)單組份混合氣體的測(cè)試中，CO2/CH4和CO2/N2的理想分離指數(shù)達(dá)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(duì)雙組份混合氣體的測(cè)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(dá)到8100Barrer，均高于純PDMS膜。MA/PDMS(1.2wt.％)混合基質(zhì)膜對(duì)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(guò)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