一、气体分离膜研究和应用新进展(论文文献综述)
杨锐[1](2021)在《Kapton中空纤维和碳分子筛气体分离膜的制备方法研究》文中认为聚酰亚胺(Polyimide,PI)是一种性能优异的工程塑料,具有耐高温、化学稳定性好和力学性能优异的特点。聚酰亚胺按照溶解性可分为可溶型、不溶型两类。不溶型聚酰亚胺因其良好的抗塑化性能更适于分离高溶解性气体,如二氧化碳、烷烃、烯烃等。由于PMDA-ODA聚酰亚胺(商品名Kapton)具有高气体分离性能、高的玻璃化转变温度以及原料便宜、易于规模化合成的优点,本课题以其为制膜材料。通过PMDA-ODA的可溶性前驱体聚酰胺酸(PAA)制备中空纤维膜(HFM),后经热亚胺化获得聚酰亚胺膜,并进一步制备碳分子筛膜,课题主要完成了如下工作:1.碳分子筛膜(CMSM)具有优异的耐塑化能力,高气体渗透性和选择性。本课题通过PMDA-ODAPAA制备了形貌规整的中空纤维膜。后采用聚乙烯亚胺(PEI)交联抑制中空纤维膜在碳化过程中的收缩和孔塌陷,并通过浸涂(dip-coating)的方法修补膜表面的缺陷,成功制备了具有良好气体分离性能的碳分子筛中空纤维复合膜。经5wt%PAA一次涂敷后,碳分子筛中空纤维复合膜的CO2、O2、N2和CH4通量分别为93.4GPU、19.6GPU、6.5GPU 和 4.7GPU,CO2/CH4、CO2/N2 和 O2/N2 分别为 19.8、14.4 和 3.0。2.由于聚酰胺酸易与水形成氢键,削弱了水的非溶剂性,使聚酰胺酸在水中的相变速度慢。本课题通过往铸膜液里添加氯化锂,显着提高了聚酰胺酸的相变速度,实现了中空纤维的快速制备。通过研究氯化锂含量对铸膜液粘度、移动前沿、平板膜孔隙率和力学性能的影响,确定最佳氯化锂含量为3wt%。在此条件下,制备了无缺陷中空纤维膜。选择四氢呋喃(THF)作为低沸点非溶剂,以非溶剂强度较高的异丙醇(IPA)为铸膜液中的另一种添加剂,在20m/min收丝速度和5cm空气间隙条件下,制备出了表面无缺陷的中空纤维膜。其H2、CO2、O2和N2通量分别为6.75GPU、2.17GPU、0.4GPU和0.07GPU,H2/CO2、CO2/N2 和 O2/N2 的选择性分别为3.11、31和5.71。
罗鸣[2](2020)在《膜技术在气体分离中的应用》文中指出文章从材料选取和分离机理2方面讨论了气体分离膜的种类,对气体膜分离应用于空气分离、氢气回收、CO2、SO2、H2S等酸性气体的回收和脱除以及蒸汽分离等方面进行了总结,在此基础上对气体分离膜未来的发展进行的展望。
刘博,鲁云华,肖国勇[3](2017)在《气体分离膜研究进展》文中认为气体分离膜技能作为一项高新方法,全球都认为是自上世纪末到21世纪中期最有成长前景的手段之一。该技能是通过天然或人为制造的、具有选择性透过功能的薄膜对双组分以及多组分气体乃至液体对它离散、提取纯度还有就是集中。两种膜,多孔的和非多孔的(或均匀的),可用于分离所选择的气体。预测在当今气体离散膜方法将成长迅猛从而取代现今的汲取、升华、蒸馏这些消耗进程。
傅麟翔[4](2017)在《基于三蝶烯的耐溶胀抗老化固有微孔聚合物(PIMs)气体分离膜材料的研发》文中进行了进一步梳理PIMs是一种具有刚性链结构的有机多微孔聚合物,拥有极高的自由体积,可溶性PIMs作为气体分离膜材料具有较高的渗透系数和可观的选择性,因此成为膜材料研究者们关注的焦点。然而PIMs的分离性能严重受到高溶解性气体(如CO2)的溶胀影响,导致膜丧失选择性,而PIMs老化会使膜的渗透性能下降,因此制备具有较高渗透系数和选择性的耐溶胀PIMs膜是十分必要的。本实验选取基于三蝶烯的Troger’s base (TB)新型PIMs为研究对象,向三蝶烯一侧引入羧基,采用酯化交联改性方法,制备具有高渗透性、选择性、耐溶胀性和抗老化性的膜材料。本试验中成功设计合成出了 2, 6 (7)-二氨基三蝶烯和2- (6(7),10 (11)-二氨基三蝶烯)甲酸两种单体,将这两种三蝶烯单体按照不同比例聚合成三种具有Troger’sbase (TB)结构的PIMs聚合物,三蝶烯二胺均聚物PIM-Tirp-TB以及含羧基的三蝶烯聚合物TA10、TA20,并将含有羧基的TA10、TA20进行了缩水甘油酯化热交联改性。实验所得五种三蝶烯TB聚合物膜(测试条件1bar,25℃)的气体渗透系数大小顺序均为:CO2>H2>He>O2>CH4>N2,其中三蝶烯均聚物的CO2渗透系数在8000barrer以上,O2渗透系数在1500 barrer以上,O2/N2选择性4.3,CO2/CH4选择性13.0,聚合物选择性在引入羧基以及酯化交联后均有增加,其中改性后聚合物的CO2/CH4选择性可以达到20以上(N2/O2提高32.8%,CO2/CH4提高66.2%)。老化40天后几种聚合物的选择性均有所增加,渗透系数均呈下降趋势,其中,改性后聚合物的下降程度最小,说明改性后提高了材料的抗老化性能。五种聚合物膜在的纯CO2和CH4渗透系数随着压力的增高(20bar)测试中均未显示出溶胀现象,而在CO2/CH4混合气测试中,三蝶烯均聚物PIM膜在高压下CH4渗透系数显着上升,说明均聚物膜被CO2严重溶胀,而含羧基聚合物及改性聚合物均无明显溶胀现象,但含羧基聚合物的选择性下降较多,其中改性聚合物的CO2/CH4选择性下降较小,说明改性后的膜材料具有更好的耐溶胀性能。
刘欢[5](2017)在《中空纤维复合膜的支撑层制备工艺研究》文中进行了进一步梳理芒果是被人们熟知的热带水果之一,它富含大量的蛋白质和维生素,营养丰富,受广大消费者的欢迎。芒果主要生长在热带地区,经采摘之后,呼吸代谢旺盛,容易腐烂变质,导致产量的下降,且在运输过程中果皮易受到损坏,制约了芒果产业的发展。掌握有效的芒果贮藏保鲜技术成为当今产业发展的关键。芒果保鲜的方法有很多,其中发展较为速度的是芒果气调贮藏方法。气调贮藏通过调节温度、湿度、气体成分及微生物来抑制芒果的呼吸强度,减缓或延迟芒果的呼吸速率,延迟果实的成熟,来进行芒果贮藏保鲜。气调贮藏的核心是气调设备,而膜分离技术成为气调设备运行的关键。气体膜分离主要通过选用对不同气体有不同渗透量的选择性薄膜,对不同的气体进行选择性的分离。中空纤维膜复合膜得到广泛的应用,因此其性能的提高成为膜分离技术的核心。因此,本课题针对此问题开展研究,为实现有效的气体分离和芒果保鲜进行探究。(1)本实验采用干-湿纺丝相转化法,制备了不同纺丝条件下的具有不同性能的PAN和PES中空纤维膜。经过对比,选择机械性能较好的PES为膜材料,测试了不同浓度铸膜液的粘度,绘制了粘度和聚合物溶液浓度关系曲线,分析了 PES含量对铸膜液粘度的影响。通过改变聚醚砜溶液浓度、非溶剂添加剂DG的含量、芯液流速、凝固浴温度等来控制膜的结构,制备出了具有N2、O2、CO2不同纯气体通量的PES中空纤维膜。(2)制备出的PES中空纤维膜经后处理,晾干后,以其为支撑层,采用浸涂法,在PES支撑层上涂上很薄的一层膜材料(3%PDMS,浸涂时间为5s),制备具有良好分离效果的PES-PDMS中空纤维气体分离复合膜。(3)对PES中空纤维膜的直径、平均孔径、SEM图、气体通量、气体选择性和复合膜的N2、O2、CO2纯气体通量和选择性进行测试,结果得到复合膜CO2的通量达到633GPU,且选择性达到O2/N2=2.3,CO2/N2=10.5。达到芒果保鲜中气调设备的要求,从而为膜组件的设计加工做了基础工作。
李皓[6](2017)在《MOF混合基质膜的原位制备及相容性强化》文中提出进入21世纪以来,化石能源在全球范围内的消耗逐年增高,温室气体减排和能源气体净化成为CO2捕集的两个重要组成部分,其中代表性分离体系为烟道气(CO2/N2)和天然气(CO2/CH4)。膜分离作为一种节能高效、清洁环保的新型分离技术,应用于CO2分离有良好前景。混合基质膜由聚合物基体和分散于其中的无机填料共同构成,结合了聚合物膜易加工和无机膜分离性能高的优点,是高性能气体分离膜的重要发展方向。金属有机骨架(MOF)是一种具有规整孔道结构的新型晶体材料,由过渡金属离子与有机配体经共价键或配位键桥接而成。与传统无机填料相比,MOF具有合成条件温和、易功能化等优点,因此,MOF混合基质膜成为当前研究的热点。然而,目前文献报道的MOF混合基质膜多为通过浇铸得到,对具有薄选择层MOF混合基质膜研究较少。此外,MOF混合基质膜还存在相界面易产生缺陷、MOF柔性骨架削弱选择性等问题。本论文基于三种对CO2具有选择性的MOF(ZIF-7、ZIF-8和Cu-BTC),利用MOF在聚合物溶液中原位合成实现具有薄选择层的MOF混合基质膜的制备,并通过离子液体在MOF中预先负载强化MOF/聚合物界面相容性,从而提高混合基质膜的分离性能。首先,基于非对称膜的传统制备工艺(浸没沉淀相转化法,NIPS),采用直接共混和微波辅助分别制备了具有超薄皮层的ZIF-7/PES和MW-ZIF-7/PES非对称膜,ZIF-7的加入可同时提高膜对H2和CO2的渗透速率和选择性。MW-ZIF-7/PES膜在经PDMS堵孔后,其H2和CO2渗透速率高于PES膜,然而选择性下降明显。这是因为NIPS法对铸膜液组成要求较高,该方法用于制备表面无缺陷非对称MOF混合基质膜时,制备窗口较窄。其次,为拓宽MOF在聚合物溶液中的原位合成范围,开发出Cu-BTC前驱体和PES在DMSO中的稳定相容体系,在高温下,铸膜液热致相分离(TIPS)和Cu-BTC合成同时发生,得到非对称的Cu-BTC/PES膜,首次实现了非对称MOF混合基质膜的一步制备。该方法制备的Cu-BTC/PES膜具有典型的非对称结构,由致密的皮层和多孔支撑层构成,制备得到的Cu-BTC/PES膜可通过乙醇与DMSO的置换成功活化。Cu-BTC在膜中的含量可以通过Cu(NO3)2的投加量调节,且随Cu(NO3)2用量的提高,Cu-BTC/PES膜致密层厚度降低,膜渗透速率得到明显提高。当Cu-BTC含量从7.5 wt%提高到21.0 wt%,膜的H2和CO2渗透速率提高了接近20倍,CO2/N2选择性保持在20左右。进一步通过纤维素醚类聚合物(EC)与Cu(NO3)2的络合作用实现了 Cu-BTC/EC混合基质膜的常温原位制备。EC起到降低溶液中前驱体扩散速率、促进Cu-BTC合成的作用。在Cu-BTC含量为26 wt%,Cu-BTC/EC膜气体分离性能最好,其CO2渗透系数相对于纯EC膜提高了 69%,而CO2/CH4选择性仅从10.7下降到9.9。通过考察Cu-BTC/EC膜的热性能、机械性能及不同温度压力下的气体渗透性能,发现在Cu-BTC含量较低时,Cu-BTC/EC界面相容性较好,Cu-BTC可以提高聚合物相的耐CO2塑化能力。最后,为强化混合基质膜中MOF与聚合物(Pebax)界面相容性,将具有高CO2选择性和聚合物亲和性的离子液体[bmim][Tf2N]引入到ZIF-8孔道中,制备了 IL@ZIF-8材料及IL@ZIF-8/Pebax膜。IL@ZIF-8的水洗处理可有效限制[bmim][Tf2N]向Pebax基体中扩散。测试了 IL@ZIF-8/Pebax膜的机械性能和气体分离性能,结果表明IL@ZIF-8同时提高了 Pebax膜的机械性能和CO2分离性能,添加量为15 wt%时,膜的CO2渗透系数为104.0 Barrer,CO2/N2选择性为83.9,CO2/CH4选择性为34.8,相对于原膜分别提高了 45%、74%和92%,超过了 2008年Robeson上限。通过膜的SEM和DSC表征及Maxwell传递模型对比,确认了 IL@ZIF-8对Pebax膜机械性能和气体分离性能的增强主要源于离子液体对ZIF-8/Pebax界面相容性的强化。
丁蓉[7](2016)在《磺化侧苯基杂环聚芳醚的合成与水蒸气渗透性》文中研究表明气体膜分离技术具有清洁、高效、节能等优势,被迅速应用于各行各业中。随着除湿需求的增长,人们开始研究将气体分离膜应用于除湿技术中。作为分离膜的核心,膜材料的研发一直广受研究者的重视。高分子材料是膜材料中重要的组成部分之一,具有较高的选择性,受到人们的青睐。其中聚芳醚材料具有优良的综合性能,是目前研究较多的应用于气体分离膜的材料之一,但是由于其本身的亲水性能不佳,而除湿膜要求膜材料具备较好的亲水性。因此,人们通常利用改性的方法改善聚芳醚材料的亲水性能并将之应用于除湿膜。本论文合成了含侧苯基的杂环聚芳醚砜(PPES-Ps)及含侧苯基的杂环聚芳醚酮(PPEK-Ps):以4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮(DHPZ)、4,4’-二氟二苯酮、4,4’-二氯二苯砜及4-(3-苯基-4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮(DHPZ-P)单体为原料,调节DHPZ与DHPZ-P的比例,通过溶液缩聚反应,合成了PPES-Ps及PPEK-Ps.通过红外及核磁测试的谱图分析,证明所合成聚合物的结构与预期的相同。用98%浓度的浓硫酸作溶剂及磺化剂,对聚合物进行磺化改性,制备含侧苯基磺化杂环聚醚砜(SPPES-Ps)和含侧苯基磺化杂环聚醚酮(SPPEK-Ps)。以NMP为溶剂,通过溶液浇铸法制备SPPES-Ps及SPPEK-Ps膜。对SPPES-Ps及SPPEK-Ps的特性粘数、离子交换容量(IEC)、溶解性、膜材料的溶胀率及吸水率、接触角、水蒸气渗透速率(WVP)进行测试。结果表明:聚合物具备较高的分子量和较好的热力学稳定性;膜的溶胀率、吸水率随IEC值的增大而增加;SPPES-Ps及SPPEK-Ps膜均具有较好的亲水性;均质膜SPPES-Ps及SPPEK-Ps的水蒸气渗透速率的值均随着IEC及温度的升高而增大。实验发现,WVP和温度的关系符合Arrhenius方程,表明膜材料的水蒸气渗透速率存在温度依赖性。对比IEC值相近的SPPES-Ps及SPPEK-Ps膜的性能,并将SPPES-Ps及SPPEK-Ps膜材料与不含侧苯基的磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK)膜材料进行对比。结果表明,在极性非质子溶剂中,相比于SPPEK-Ps,SPPES-Ps具有更佳的溶解性:而在相同的时间内SPPES-Ps膜的动态接触角的值略低于SPPEK-Ps膜,表现出较好的亲水性,SPPEK膜的接触角最大,亲水性低于磺化含侧苯基的聚芳醚聚合物膜材料;SPPES-Ps膜的水蒸气渗透速率的值略高于SPPEK-Ps膜。相比于SPPEK膜,SPPEK-Ps膜表现出更好的亲水性及水蒸气渗透性。
魏巧琳[8](2016)在《PEBA2533掺杂4A分子筛混合基质膜的制备及其分离性能研究》文中研究指明采用高分子膜进行气体分离由于具有能耗低、设备投资少、操作简单等优点而受到广泛关注。通常渗透系数与分离因子呈相反变化趋势。使二者同时得到改善成为人们的期望。本论文以一种嵌段共聚物——聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA2533)作为有机基质,4A分子筛作为无机填充粒子,采用共混法制备了一系列的PEBA2533/4A混合基质膜(MMMs),考察了4A分子筛含量和膜的厚度对膜结构及性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)等技术手段对所制备的膜进行表征。并将所制备的分离膜用于乙烯/丙烯混合物的分离,具体内容如下:1.温度和压强对分离性能的影响。考察了温度(20℃-35℃)和压强(0.2 MPa0.4 MPa)对纯的PEBA2533膜和4A分子筛含量为3wt%的混合基质膜的分离性能的影响。两种膜的分离性能对压强的变化呈现出相似规律:分离因子随压强的降低而升高,渗透系数随压强的降低而降低;随温度变化的规律有所差异:纯的PEBA2533膜,分离因子随温度的降低而提高,渗透系数随温度的降低而减小,而混合基质膜的渗透系数随温度的降低而降低,在-15℃降至最低,继续降温渗透系数增大,在-35℃达到最高。混合基质膜的分离性能优于纯的PEBA2533膜,在分离效果最优的条件下,温度和压强分别为-35℃和0.2MPa,此时混合基质膜的分离因子α丙烯/乙烯=5.15,渗透系数:PC2H4=1829 Barrer,PC3H6=9410 Barrer。2.4A分子筛含量对膜微结构及分离性能的影响。在4A分子筛含量较低(0wt%15wt%)的PEBA2533/4A混合基质膜中,4A分子筛被有机质包裹的情况较好,分子筛在有机相中分散性较好;其含量较高时(25wt%35wt%),部分分子筛裸露在有机基质的表面,分子筛被PEBA2533基质的包覆效果较差;在0.2MPa,-35℃条件下4A分子筛含量3wt%的混合基质膜在所制备的膜材料中分离性能最好。3.混合基质膜厚度对膜的微结构及分离性能的影响。制备了不同厚度4A含量分别为15wt%和25wt%的混合基质膜。增加膜的厚度可以提高分子筛被有机质的包覆程度;其中4A分子筛含量为25wt%的混合基质膜在厚度增加到190μm时,分离性能改善不再明显。不同厚度的膜材料中,厚度为110μm时,分离效果最优,在0.2MPa,-35℃条件下,分离因子为α丙烯/乙烯=6.05,透气量分别为:JC2H4=9 GPU,JC3H6=54 GPU。4.混合气体的组成对分离性能的影响。在-35℃,0.2MPa时利用厚度为110μm,4A含量25wt%的混合基质膜,随着丙烯浓度(摩尔分数)从10%增加到90%,分离因子从1.62增加19.3,丙烯渗透系数从1960 Barrer增加到12043 Barrer。随着丙烯浓度的增加,分离因子和渗透系数均逐渐增大。
马卫星[9](2013)在《气体膜分离技术的应用及发展前景》文中提出气体膜分离技术对于油田企业的发展来说非常重要,不但关系到原油是否能充分释放的问题,对于人们的日常生活也息息相关。目前,随着科学技术的不断提升和进步,气体膜分离技术得到了突飞猛进的发展。本文首先分析了气体分离膜的各种材料的使用范围,着重介绍了气膜分离技术在油气田中的应用,最后对于我国气体膜分离技术的发展方向进行预测。
元啸亮[10](2012)在《双膜耦合分离器的研究及应用》文中认为在中空纤维膜分离器内进行气体分离时,慢气在原料侧的富集降低了快气的传质推动力,对快气的渗透产生不利影响。提出使用双膜耦合分离器来减弱此影响,进而提高膜过程的分离效率。建立了描述双膜耦合分离器在全混流,并流,逆流三种流型下分离混合气体的数学模型,并把求解过程嵌入到UniSim软件中进行求解,和文献中实验值相比较,逆流模型计算值吻合最好。以回收煤气化过程中一氧化碳变换气里所含的H:为背景,通过计算分析了各参数对双膜耦合分离器性能的影响。结果表明,逆流比并流更有利于气体的分离;适当增大两膜的膜面积比有利于H2的回收,同时也证明双膜耦合分离器的性能优于单膜分离器;增大原料气的进料压力可以提高H2在PEI膜渗透侧的浓度和回收率,有利于H2的回收;提高双膜耦合分离器中两种膜的性能(增大渗透速率和分离系数)可以显着提高膜分离器的分离性能。比较了两单膜分离器串联和双膜耦合分离器分离混合气体的性能,结果表明当膜面积比为0.6时,对于H2的回收,双膜耦合分离器可以得到最高的回收率,但PEO-PEI串联可以得到最高的氢气浓度。针对国内某大型综合炼油化工企业内的多股炼厂尾气,开发出了炼厂尾气综合回收工艺来回收其中的氢气和轻烃等组分。该工艺分为氢气回收、轻烃回收和双膜耦合分离三个部分,相关技术主要包括压缩冷凝、气体脱硫、变温吸附脱水、氢膜分离、有机蒸汽膜分离、精馏等。年可回收氢气6.1×107Nm3、液化石油气13.1万吨、轻油1万吨,工艺中分离出的各股物料的质量满足该炼厂将其作为产品或生产原料的要求,通过初步的经济性分析该工艺年经济效益可达2.8×108元。把双膜耥合分离器用于压缩冷凝不凝气的回收,和多级膜串联方案相比,轻烃的回收率由82.8%t增大到98.7%,对于20万吨/年炼厂气的回收,年经济收益可增加919万元。使用三种方案回收PSA解吸气中的氢气,双膜耦合分离器方案和单PEI膜方案相比,PEI膜渗透气中氢气浓度由74.38%增加到80.12%,氢气回收率由48.24%增加到54.66%,但PEO-PEI串联方案可以得到最高的氢气浓度和回收率,分别为83.46%和56.18%。
二、气体分离膜研究和应用新进展(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、气体分离膜研究和应用新进展(论文提纲范文)
(1)Kapton中空纤维和碳分子筛气体分离膜的制备方法研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 气体分离膜技术 |
1.3 气体分离膜发展历史 |
1.4 气体分离膜分离机理 |
1.4.1 微孔扩散机理 |
1.4.2 溶解-扩散机理 |
1.5 气体分离膜材料 |
1.5.1 高分子材料 |
1.5.2 无机材料 |
1.5.3 有机-无机杂化材料 |
1.6 中空纤维气体分离膜 |
1.7 聚酰亚胺中空纤维气体分离膜 |
1.8 课题的研究意义和研究内容 |
1.8.1 课题的研究意义 |
1.8.2 课题研究内容 |
第二章 实验原料、仪器及测试与表征 |
2.1 前言 |
2.2 实验原料 |
2.3 实验仪器 |
2.4 测试与表征 |
2.4.1 化学结构表征-FTIR |
2.4.2 热稳定性表征-TGA |
2.4.3 中空纤维膜形貌观察-SEM |
2.4.4 中空纤维膜收缩率 |
2.4.5 铸膜液粘度测试 |
2.4.6 力学性能测试 |
2.4.7 孔隙率测定 |
2.4.8 表面平均孔径估算 |
2.4.9 溶解度参数计算 |
2.4.10 中空纤维膜气体分离性能测试 |
2.4.11 致密膜气体分离性能测试 |
第三章 PMDA-ODA聚酰亚胺的碳分子筛中空纤维复合膜的制备 |
3.1 前言 |
3.2 实验操作 |
3.2.1 铸膜液的配置 |
3.2.2 中空纤维膜的制备 |
3.2.3 聚乙烯亚胺交联处理 |
3.2.4 涂敷液准备 |
3.2.5 浸涂处理 |
3.2.6 碳化处理 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 中空纤维膜形貌 |
3.3.2 基于PMDA-ODA的膜的化学结构 |
3.3.3 交联对于PMDA-ODA聚酰亚胺热稳定性的影响 |
3.3.4 交联处理对于抑制膜在碳化过程的收缩的影响 |
3.3.5 涂敷液浓度对碳分子筛中空纤维复合膜气体分离性能的影响 |
3.3.6 涂敷次数对碳分子筛中空纤维复合膜气体分离性能的影响 |
3.3.7 气体分离性能的综合比较 |
3.4 本章小结 |
第四章 无缺陷PMDA-ODA聚酰亚胺中空纤维膜的制备 |
4.1 前言 |
4.2 实验操作 |
4.2.1 平板膜的制备 |
4.2.2 移动前沿 |
4.2.3 临界浓度的确定 |
4.2.4 三相图的绘制 |
4.2.5 无缺陷中空纤维膜的制备 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 氯化锂含量对铸膜液粘度影响 |
4.3.2 氯化锂含量对聚酰胺酸移动前沿影响 |
4.3.3 氯化锂含量对膜孔隙率影响 |
4.3.4 氯化锂含量对膜力学性能的影响 |
4.3.5 临界浓度的确定 |
4.3.6 非溶剂的选择与理论依据 |
4.3.7 无缺陷中空纤维膜的制备 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的研究成果 |
作者简介 |
导师简介 |
附件 |
(2)膜技术在气体分离中的应用(论文提纲范文)
1 前言 |
2 气体分离膜的分类 |
3 气体分离膜的应用 |
3.1 空气分离 |
3.2 氢气的回收浓缩 |
3.3 CO2、SO2、H2S等酸性气体的回收和脱除 |
3.4 蒸汽分离 |
4 国内膜分离技术的发展 |
4 总结 |
(3)气体分离膜研究进展(论文提纲范文)
1. 气体分离膜材料 |
(1) 聚酞亚胺 |
(2) 五元共聚物和共混材料 |
(3) 阳离子交换膜 |
(4) 无机膜和复合膜材料 |
2. 气体分离膜的制膜方法 |
(1) 相转化过程 |
(2) 浸渍涂层法 |
3. 新表征方法 |
结语 |
(4)基于三蝶烯的耐溶胀抗老化固有微孔聚合物(PIMs)气体分离膜材料的研发(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 气体分离膜技术 |
1.1.1 膜气体分离原理 |
1.1.2 膜气体分离参数 |
1.2 气体分离膜材料 |
1.2.1 常见气体分离膜材料 |
1.2.2 PIMs作为气体分离膜 |
1.2.3 提高PIMs耐溶胀性能的可能性方法 |
1.2.4 基于三蝶烯的PIMs材料 |
1.3 本实验创新性及可能性分析 |
第二章 基于三蝶烯的Troger's base聚合物的合成方法 |
2.1 实验药品以及实验仪器 |
2.1.1 实验药品 |
2.1.2 实验仪器 |
2.1.3 层析柱分离提纯方法 |
2.2 三蝶烯单体及Troger'sbase聚合物的合成 |
2.2.1 三蝶烯单体的合成 |
2.2.2 基于三蝶烯的Troger's basePIMs材料合成 |
2.3 本章小结 |
第三章 三蝶烯单体以及基于三蝶烯的PIMs材料的表征 |
3.1 三蝶烯单体核磁共振氢谱分析 |
3.2 基于三蝶烯的PIMs材料红外分析 |
3.3 基于三蝶烯的PIMs材料热重分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于三蝶烯的Troger,s base聚合物膜制备与性能测试 |
4.1 三蝶烯Troger's base聚合物膜制备 |
4.1.1 相转化法制备三蝶烯Troger's base聚合物膜 |
4.1.2 三蝶烯Troger's base聚合物膜改性处理 |
4.2 三蝶烯Troger's base聚合物膜气体渗透性能测试 |
4.2.1 纯气体渗透性能测试 |
4.2.2 压力对纯气体渗透系数的影响 |
4.2.3 CO_2/CH_4混合气体渗透性能测试 |
4.2.4 气体渗透性能测试结果分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者及导师简介 |
附件 |
(5)中空纤维复合膜的支撑层制备工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 芒果气调贮藏保鲜 |
1.2 膜分离技术 |
1.2.1 膜分离发展简史 |
1.2.2 气体膜技术 |
1.2.3 气体分离膜材料 |
1.2.4 气体膜分离原理 |
1.2.5 气体膜分离发展前景 |
1.3 气体分离复合膜 |
1.3.1 PAN中空纤维膜 |
1.3.2 PES中空纤维膜 |
1.3.3 聚二甲基硅氧烷(PDMS) |
1.3.4 膜表面改性-浸涂法 |
1.3.5 复合膜 |
1.4 中空纤维膜纺丝 |
1.4.1 熔融纺丝-拉伸法 |
1.4.2 热致相分离法 |
1.4.3 溶液纺丝法 |
1.5 研究意义目的和主要内容 |
第二章 中空纤维复合膜的支撑层制备工艺研究 |
2.1 简介 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验药品及测试仪器 |
2.2.2 实验操作部分 |
2.3 PAN、PES中空纤维膜对比实验 |
2.4 铸膜液粘度测试 |
2.5 PES中空纤维膜纺丝条件 |
2.6 膜的基本性能测试 |
2.6.1 PAN、PES对比实验 |
2.6.2 PES中空纤维膜直径测试 |
2.6.3 PES中空纤维膜平均孔径测试 |
2.6.4 PES膜的渗透性、选择性测试 |
2.6.5 PES中空纤维膜SEM电镜扫描 |
2.7 本章小结 |
第三章 中空纤维气体分离复合膜的性能研究 |
3.1 PAN、PES对比实验 |
3.1.1 PAN、PES中空纤维膜机械强度对比 |
3.1.2 PAN、PES膜的平均孔径对比 |
3.1.3 PAN、PES中空纤维膜气体通量和选择性对比 |
3.2 铸膜液粘度对PES中空纤维膜结构的影响 |
3.3 PES中空纤维膜直径 |
3.3.1 不同非溶剂DG含量PES膜的外径和内径 |
3.3.2 不同芯液流速PES膜的外径和内径 |
3.3.3 不同凝固浴温度PES膜外径和内径 |
3.3.4 不同聚合物含量PES膜的外径和内径 |
3.4 平均孔径测试 |
3.4.1 非溶剂DG添加量对平均孔径的影响 |
3.4.2 芯液流速对膜平均孔径的影响 |
3.4.3 凝固浴温度对膜平均孔径的影响 |
3.4.4 PES含量对膜平均孔径的影响 |
3.5 PES中空纤维膜渗透性、选择性 |
3.5.1 非溶剂DG含量对膜气体通量和选择性影响 |
3.5.2 芯液流速变化对膜气体通量和选择性的影响 |
3.5.3 凝固浴温度变化对膜气体通量和选择性的影响 |
3.5.4 PES含量对膜气体通量和选择性的影响 |
3.6 PES中空纤维膜SEM电镜扫描 |
3.6.1 不同非溶剂DG含量膜的断面形貌 |
3.6.2 不同芯液流速膜的断面形貌 |
3.6.3 不同凝固浴温度下PES膜断面形貌 |
3.6.4 不同PES含量膜的形貌 |
3.7 本章小结 |
第四章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者和导师简介 |
附件 |
(6)MOF混合基质膜的原位制备及相容性强化(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号类 |
1 绪论 |
1.1 气体分离膜 |
1.1.1 气体分离膜的原理 |
1.1.2 用于CO_2分离的膜材料 |
1.1.3 气体分离膜的制备 |
1.2 混合基质膜 |
1.2.1 混合基质膜常用填料 |
1.2.2 混合基质膜界面形态 |
1.2.3 混合基质膜气体传递模型 |
1.3 MOF混合基质膜 |
1.3.1 MOF简介 |
1.3.2 MOF用于气体吸附分离 |
1.3.3 纯MOF膜用于气体分离 |
1.3.4 MOF混合基质膜用于气体分离 |
1.3.5 MOF混合基质膜存在问题 |
1.4 本文研究思路 |
2 ZIF-7/PES超薄皮层非对称膜的原位/NIPS制备 |
2.1 实验部分 |
2.1.1 实验材料及试剂 |
2.1.2 ZIF-7纳米颗粒的制备 |
2.1.3 共混法制备ZIF-7/PES非对称膜 |
2.1.4 微波辅助法制备MW-ZIF-7/PES非对称膜 |
2.1.5 ZIF-7颗粒及ZIF-7/PES和MW-ZIF-7/PES膜的表征 |
2.2 ZIF-7/PES非对称膜的相转化法制备 |
2.2.1 PES非对称膜的形貌及气体分离性能 |
2.2.2 ZIF-7的合成 |
2.2.3 ZIF-7/PES膜的形貌及气体分离性能 |
2.3 微波辅助ZIF-7的原位合成及ZIF-7/PES非对称膜的制备 |
2.3.1 MW-ZIF-7/PES膜的表征 |
2.3.2 MW-ZIF-7/PES膜的气体分离性能 |
2.4 本章小结 |
3 Cu-BTC/PES非对称膜的原位/TIPS制备 |
3.1 实验部分 |
3.1.1 实验材料及试剂 |
3.1.2 Cu-BTC/PES非对称膜的原位制备 |
3.1.3 Cu-BTC产率的测定 |
3.1.4 Cu-BTC/PES非对称膜表征 |
3.2 Cu-BTC/PES非对称膜的表征 |
3.2.1 Cu-BTC/PES非对称膜的表面形貌 |
3.2.2 Cu-BTC/PES非对称膜的断面结构 |
3.3 Cu-BTC/PES非对称膜的活化 |
3.4 Cu-BTC/PES非对称膜中Cu-BTC含量的调控 |
3.5 Cu-BTC/PES非对称膜的气体分离性能 |
3.6 本章小结 |
4 Cu-BTC/EC膜的常温原位制备 |
4.1 实验部分 |
4.1.1 实验材料及试剂 |
4.1.2 Cu-BTC/EC混合基质膜的制备 |
4.1.3 Cu-BTC产率的测定 |
4.1.4 Cu-BTC/EC膜的表征 |
4.1.5 Cu-BTC/EC膜气体分离性能测试 |
4.2 Cu-BTC/EC膜的表征 |
4.3 EC对Cu-BTC生成的促进作用 |
4.4 Cu-BTC/EC膜的机械性能和热性能 |
4.5 Cu-BTC含量对气体分离性能的影响 |
4.6 操作温度与压力对Cu-BTC/EC膜气体分离性能的影响 |
4.7 本章小结 |
5 离子液体预负载强化ZIF-8/Pebax界面相容性 |
5.1 实验部分 |
5.1.1 实验材料及试剂 |
5.1.2 ZIF-8颗粒的制备 |
5.1.3 IL@ZIF-8颗粒的制备 |
5.1.4 ZIF-8/Pebax及IL@ZIF-8/Pebax膜的制备 |
5.1.5 IL@ZIF-8及IL@ZIF-8/Pebax膜的表征 |
5.2 IL@ZIF-8复合材料的表征 |
5.3 水洗处理对IL@ZIF-8中[bmim][Tf_2N]流失的限制 |
5.4 ZIF-8/Pebax与IL@ZIF-8/Pebax膜的形貌 |
5.5 ZIF-8/Pebax与IL@ZIF-8/Pebax膜的机械性能 |
5.6 ZIF-8/Pebax与IL@ZIF-8/Pebax膜的气体分离性能 |
5.7 ZIF-8/Pebax与IL@ZIF-8/Pebax膜的Maxwell气体传递模型 |
5.8 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(7)磺化侧苯基杂环聚芳醚的合成与水蒸气渗透性(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 文献综述 |
1.1 膜分离技术概述 |
1.1.1 膜分离技术的定义及特点 |
1.1.2 膜的分类 |
1.2 气体除湿膜 |
1.2.1 气体分离膜的发展及主要应用 |
1.2.2 气体分离膜的分离机理 |
1.2.3 气体除湿膜材料 |
1.2.4 气体除湿膜工艺 |
1.3 聚芳醚酮和聚芳醚砜材料 |
1.3.1 聚芳醚酮材料 |
1.3.2 聚芳醚砜材料 |
1.4 聚合物的磺化改性反应 |
1.4.1 反应机理 |
1.4.2 磺化反应的方法 |
1.5 本论文的意义和内容 |
2 磺化含侧苯基杂环聚芳醚砜膜材料的制备及表征 |
2.1 实验试剂及仪器 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 侧苯基杂萘联苯聚醚砜的合成 |
2.3 磺化含侧苯基杂环聚醚砜的制备 |
2.4 磺化含侧苯基杂环聚醚砜均质膜的制备 |
2.5 表征及测试方法 |
2.5.1 结构表征 |
2.5.2 特性粘数测试 |
2.5.3 热性能测试 |
2.5.4 机械性能测试 |
2.5.5 离子交换容量的测试 |
2.5.6 溶解性测试 |
2.5.7 膜的吸水率和溶胀率测试 |
2.5.8 膜的水蒸气渗透性能的测定 |
2.5.9 膜的动态接触角的测定 |
2.6 结果与讨论 |
2.6.1 PPES-Ps的结构与性能表征 |
2.6.2 SPPES-Ps的结构与性能表征 |
2.6.3 SPPES-Ps膜的性能测试 |
2.7 本章小结 |
3 磺化含侧苯基杂环聚芳醚酮膜材料的制备及表征 |
3.1 实验试剂及仪器 |
3.2 侧苯基杂环聚醚酮的合成 |
3.3 磺化含侧苯基杂环聚醚酮的制备 |
3.4 磺化含侧苯基杂环聚醚酮均质膜的制备 |
3.5 表征及测试方法 |
3.6 结果与讨论 |
3.6.1 PPEK-Ps的结构与性能表征 |
3.6.2 SPPEK-Ps的结构与性能表征 |
3.6.3 SPPEK-Ps膜的性能测试 |
3.7 本章小结 |
4 SPPES-Ps、SPPEK-Ps及SPPEK的性能对比 |
4.1 溶解性比较 |
4.2 溶胀率、吸水率的比较 |
4.3 热性能的比较 |
4.4 力学性能的比较 |
4.5 动态接触角的对比 |
4.6 水蒸气渗透速率对比 |
4.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)PEBA2533掺杂4A分子筛混合基质膜的制备及其分离性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 文献综述 |
1.1 低碳烯烃分离的意义及现有分离技术 |
1.2 膜分离技术简介 |
1.2.1 膜的定义 |
1.2.2 膜的分类和特性 |
1.2.3 膜分离过程概述 |
1.2.4 膜分离技术发展简史 |
1.3 气体分离膜 |
1.3.2 气体分离膜传质机理 |
1.3.3 气体分离膜分类 |
1.3.4 用于气体分离的混合基质膜(MMMs) |
1.4 本课题的研究意义和内容 |
1.4.1 本课题的研究意义 |
1.4.2 本课题的研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验药品及仪器 |
2.1.1 实验药品 |
2.1.2 实验仪器 |
2.1.3 实验气体 |
2.2 PEBA2533/4A混合基质膜的制备方法 |
2.3 表征方法 |
2.4 气体分离性能测试 |
2.4.1 分离性能测试装置 |
2.4.2 分离操作流程 |
第三章 PEBA2533/4A混合基质膜的制备及表征 |
3.1 PEBA2533/4A分子筛混合基质膜的制备 |
3.2 PEBA2533/4A混合基质膜的表征 |
3.2.1 SEM表征 |
3.2.2 红外光谱分析(FT-IR) |
3.2.3 热失重分析(TGA) |
3.3 本章小结 |
第四章 PEBA2533/4A混合基质膜微结构的调控及分离性能研究 |
4.1 温度和压强对分离性能的影响 |
4.1.1 温度和压强对分离因子的影响 |
4.1.2 温度和压强对渗透系数的影响 |
4.2 4A分子筛含量对分离性能的影响 |
4.3 混合基质膜厚度对分离性能的影响 |
4.3.1 不同厚度混合基质膜的SEM表征 |
4.3.2 混合基质膜厚度对分离性能的影响 |
4.4 混合气体组成对分离性能的影响 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与建议 |
5.1 结论 |
5.2 建议 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
(9)气体膜分离技术的应用及发展前景(论文提纲范文)
1 进行气体分离膜所需要的关键材料 |
1.1 高分子材料 |
1.2 无机材料 |
1.3 金属材料 |
2 气体分离膜的应用 |
2.1 有机蒸汽的净化及回收 |
2.2 气体脱湿 |
2.3 天然气中H2的脱除及油田二氧化碳回收利用 |
3 气体膜分离技术的发展趋势 |
3.1 不断开发研制高效的气体分离膜材料 |
3.2 积极开发膜组件组合及优化 |
3.3 发展集成分离技术 |
(10)双膜耦合分离器的研究及应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 文献综述 |
1.1 气体膜分离 |
1.1.1 气体分离膜简介 |
1.1.2 膜材料及分离机理 |
1.1.3 氢膜分离技术 |
1.1.4 有机蒸汽膜分离技术 |
1.1.5 双膜耦合膜分离 |
1.2 气体膜分离器及数学模型 |
1.2.1 传统气体膜分离器 |
1.2.2 双膜耦合分离器 |
1.2.3 单膜和双膜分离器的数学模型 |
1.2.4 UniSim软件简介 |
1.3 炼厂尾气的回收 |
1.3.1 氢气的回收 |
1.3.2 轻烃的回收 |
1.3.3 HM和VM耦合强化炼厂气回收 |
1.4 选题依据与研究内容 |
2 双膜耦合分离器的数学模型及各参数对分离性能影响 |
2.1 双膜耦合分离器的提出 |
2.1.1 慢气富集对膜分离过程的影响 |
2.1.2 双膜耦合分离器的结构 |
2.2 双膜耦合分离器的数学模型 |
2.2.1 全混流气体分离过程的数学模型 |
2.2.2 并流流型气体分离过程的数学模型 |
2.2.3 逆流流型气体分离过程的数学模型 |
2.2.4 计算模型的验证 |
2.3 各参数对双膜祸合分离器性能的影响 |
2.3.1 操作流型的影响 |
2.3.2 膜面积比的影响 |
2.3.3 原料气压力的影响 |
2.3.4 膜性能的影响 |
2.4 单膜串联和双膜耦合分离器的对比 |
2.5 小结 |
3 双膜耦合膜分离的应用 |
3.1 炼厂气综合回收工艺 |
3.1.1 氢气回收部分 |
3.1.2 轻烃回收部分 |
3.1.3 双膜耦合分离部分 |
3.2 经济效益核算 |
3.2.1 基础数据选取 |
3.2.2 效益核算 |
3.3 双膜耦合分离器的应用 |
3.3.1 压缩冷凝不凝气的回收 |
3.3.2 PSA解吸气中氢气的回收 |
3.4 小结 |
结论 |
参考文献 |
附录A 参数名称及单位 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
四、气体分离膜研究和应用新进展(论文参考文献)
- [1]Kapton中空纤维和碳分子筛气体分离膜的制备方法研究[D]. 杨锐. 北京化工大学, 2021
- [2]膜技术在气体分离中的应用[J]. 罗鸣. 大众标准化, 2020(24)
- [3]气体分离膜研究进展[J]. 刘博,鲁云华,肖国勇. 当代化工研究, 2017(03)
- [4]基于三蝶烯的耐溶胀抗老化固有微孔聚合物(PIMs)气体分离膜材料的研发[D]. 傅麟翔. 北京化工大学, 2017(03)
- [5]中空纤维复合膜的支撑层制备工艺研究[D]. 刘欢. 北京化工大学, 2017(04)
- [6]MOF混合基质膜的原位制备及相容性强化[D]. 李皓. 大连理工大学, 2017(01)
- [7]磺化侧苯基杂环聚芳醚的合成与水蒸气渗透性[D]. 丁蓉. 大连理工大学, 2016(03)
- [8]PEBA2533掺杂4A分子筛混合基质膜的制备及其分离性能研究[D]. 魏巧琳. 太原理工大学, 2016(07)
- [9]气体膜分离技术的应用及发展前景[J]. 马卫星. 中国石油和化工标准与质量, 2013(05)
- [10]双膜耦合分离器的研究及应用[D]. 元啸亮. 大连理工大学, 2012(10)