大面积PVAm/PS复合膜的制备及其CO2分离性能研究

论文摘要

用于分离CO2的固定载体膜兼具良好的稳定性和渗透选择性,制备出分离性能较好的大面积固定载体复合膜是实现工业化生产固定载体膜的重要环节。本文设计制作了用于大面积复合膜干燥的恒温恒湿密封空间,同时对我们课题组开发的聚乙烯胺（PVAm）/聚砜（PS）固定载体复合膜的大面积制备工艺进行了研究。根据实验室制备大面积复合膜的要求,设计制作了内部尺寸为2400mm×1400mm×2000mm的恒温恒湿密封空间。室内温度可调范围为20～60℃,湿度可调范围为30～60%,并且箱体部分可拆卸,方便迁移。以CO2/N2（20vol%CO2和80vol%N2）混合气体系为分离对象,考察了基膜预处理时间、湿涂层厚度及制膜环境温湿度对PVAm/PS大面积复合膜性能的影响。首先,采用浓度为5vol%的乙二胺溶液对PS基膜进行1～10h的预处理,结果显示,当PS基膜的预处理时间达到10h,CO2的渗透速率及CO2/N2分离因子最高。其次,分别刮涂了200μm和300μm两种湿膜厚度的PVAm/PS大面积复合膜,结果表明,降低PVAm/ PS大面积复合膜的湿涂层厚度有利于提高CO2的渗透速率,但CO2/N2的分离因子稍有降低。最后,考察了不同制膜环境条件下,大面积复合膜的渗透选择性能。在30℃下,制膜环境的相对湿度依次选择为30%、40%和60%,其中,相对湿度为40%时所制膜的选择渗透性能最好。在相对湿度为40%下,干燥温度依次选为20℃、30℃和40℃,其中,干燥温度为20℃所制膜的CO2/N2分离因子最高,干燥温度为30℃所制膜的CO2渗透速率最高。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 本课题的研究背景
• 2 的意义'>1.1.1 分离C0₂的意义
• 2 的方法'>1.1.2 分离C0₂的方法
• 1.2 气体透过膜的基本原理
• 1.2.1 多孔膜内的传递机理
• 1.2.2 致密膜内的传递机理
• 1.2.3 促进传递膜内的传递机理
• 1.3 气体分离膜的分类
• 1.3.1 无机膜
• 1.3.2 普通高分子膜
• 1.3.3 促进传递膜
• 1.4 气体分离膜的制备工艺
• 1.4.1 相转化法
• 1.4.2 浸涂法
• 1.4.3 界面聚合
• 1.4.4 等离子聚合
• 1.5 本论文的主要研究工作
• 第二章 恒温恒湿密封空间的设计与制作
• 2.1 大面积制膜环境的设计
• 2.1.1 常见的恒温恒湿环境设计
• 2.1.2 本实验室的恒温恒湿环境设计
• 2.2 恒温恒湿密封空间
• 2.2.1 结构简介
• 2.2.2 操作方法
• 2.2.3 恒温恒湿密封空间的温湿度分布测试
• 2.3 本章 小结
• 第三章 PVAm/PS复合膜的大面积制备工艺研究
• 3.1 PVAm/PS复合膜的大面积制备与测试
• 3.1.1 PVAm/PS复合膜的大面积制备过程
• 3.1.2 测试位置的选取
• 3.1.3 PVAm/PS复合膜的形貌分析
• 3.1.4 PVAm/PS复合膜的性能测试
• 3.2 大面积PVAm/PS复合膜的性能研究
• 3.2.1 基膜预处理时间对复合膜性能的影响
• 3.2.2 湿涂层厚度对复合膜性能的影响
• 3.2.3 制膜环境条件对复合膜性能的影响
• 3.3 本章 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢