添加PVP和涂覆聚合物对PAN基中空纤维炭膜性能的影响

研究了用ＰＡＮ基中空纤维膜为基质制备气体分离用中空纤维炭膜的过程。考察了添加剂ＰＶＰ对炭膜的Ｈ２，Ｎ２气体渗透速率，分离系九和柔韧性的影响。同时，研究了用丙烯腈共聚物对中空纤维炭膜涂覆改性后Ｈ２，Ｎ２气体的渗透速率和分离系数。     

三醋酸纤维素/醋酸纤维素正渗透膜的制备工艺对性能的影响

通过相转变法制备了一系列三醋酸纤维素/醋酸纤维素正渗透膜,并探索了影响正渗透膜水通量的三个重要因素:膜厚度、凝胶时间、热处理过程。结果表明膜厚度为300mm、凝胶时间48 h,并经过热处理以后的正渗透膜水通量效果最佳,达到7.088 L/m~2·h。     

气体分离膜研究进展

全面综述了近几年气体分离膜研究的最新进展,主要包括气体分离膜材料、制膜方法、表征方法三个方面。     

醋酸纤维素反渗透膜铸膜溶液的研究

醋酸纤维素是目前世界上应用最为广泛的反渗透膜材料,醋酸纤维素-丙酮溶液法成膜是最简单、最经济的成膜疗法,但目前有关其铸膜溶液的研究还远远不够。添加剂是铸膜溶液的重要组成之一,对于分离膜微孔结构的形成有着重要的意义。为此本文采用水、甲酰胺、磷酸、甘油、正丙醇作为添加剂,研究了它们对于醋酸纤维素-丙酮溶液结构与性质的影响。实验部分原料采用上海群力塑料厂生产的醋酸纤维素(CA),取代度为2.42,并采用去离子水和各种化学纯试剂:丙酮、磷酸、甲酰胺、正丙醇和甘油。IR分析采用Analect RFX-65型红外光谱仪,傅里埃变换迭加64次。     

致密皮层非对称气体分离膜的制备

以湿相转化法制备出分离性能优良的致密皮层非对称气体分离膜；建立了醋酸纤维素 丙酮 甲醇三组分制膜体系，所制得的致密皮层醋酸纤维素非对称气体分离膜，在室温、０５ＭＰａ进气压力下，该膜对ＣＯ２／ＣＨ４的分离系数３０，ＣＯ２透气速率可达１８×１０－８ｃｍ３（ＳＴＰ）／ｃｍ２·ｓ·Ｐａ；扫描电镜图显示该膜表层致密、超薄（约２００ｎｍ）、支持层疏松，为理想结构的非对称气体分离膜．     

过渡金属有机络合物添加剂对聚酰亚胺气体分离膜性能的影响

采用具有庞大取代基团的过渡金属有机络合物作为添加剂制备了聚酰亚胺气体分离膜,研究了过渡金属盐、有机配体和金属络合物对聚酰亚胺均质膜和非对称膜氢、氮气体透过性能的影响,结果表明过渡金属盐添加剂提高了分离系数,但降低了气体透过速率;有机配体添加剂增大了气体透过速率却降低了分离系数;以络合物作添加剂时,可在不降低分离系数的情况下使气体透过速率得到提高,是一种改进气体分离膜性能的有效方法。     

小分子添加剂在气体分离膜中的应用进展

综述了小分子添加剂在气体分离膜研究中的应用进展,重点介绍了钴金属络合物和小分子液晶对提高膜渗透选择性能的特殊作用。     

分离液体的膜

本文概述了7种以高分子为膜材料、用于混合液体分离的膜分离过程,即离子交换膜与电渗析、反渗透、超滤、微孔过滤、膜萃取、渗透汽化和膜蒸馏。对其原理、高分子膜材料、应用和发展趋向作了简要介绍;并阐述了我国膜分离发展的现状和展望。     

聚酰亚胺气体分离膜材料的结构与性能

结合作者的研究工作对聚酰亚胺分子结构与气体分离性能之间的关系作了较详实的讨论，指出了进一步的研究方向和应用前景。     

PAN基中空纤维炭膜炭化条件的研究

研究了以ＰＡＮ其中空纤维膜为基质制备中空纤维央膜的过程。考察了ＰＡＮ厚膜的预氧化和炭化条件对中空纤维炭膜Ｈ２，Ｎ２气体渗透性和选择性的影响。结果表明，预氧化温度和时间对Ｈ２，Ｎ２气体的渗透速率有一定影响；     

Atomic force microscopy of dense and asymmetric cellulose-based membranes

The surface structures of dense and integrally skinned cellulose acetate (CA) and cellulose acetate butyrate (CAB) membranes, prepared by phase inversion under different casting conditions, are investigated by tapping mode atomic force microscopy (TM AFM). The results obtained show that: (i) The top and bottom surfaces of the dense CA membrane were quite uniform in comparison with the corresponding faces of asymmetric CA and CAB membranes. Despite the casting conditions the active and support layers of the asymmetric membranes display large differences on the roughness parameters. (ii) The asymmetric membranes prepared with an organic system as a non-solvent pore-former (method IV) display smaller nodule aggregates and lower values of the roughness parameters than the ones prepared using an inorganic system as swelling agent (method I). This is more pronounced for the CA membranes than for the CAB membranes. (iii) In the active layer of asymmetric CA membranes casted at longer evaporation times, the measured values of surface roughness parameters tend to decrease. Also, for these CA membranes, as the evaporation time increases the average size of the depression areas observed on the surface decreases.

The laboratory-made CA and CAB membranes display a wide range of nanofiltration and reverse osmosis permeation characteristics. These characteristics are correlated to surface roughness parameters of the active layers.     

不锈钢金属网上L型分子筛膜的连续生长及气体渗透性能

选取不锈钢金属网作为成膜载体, 采用预涂晶种的方法, 研究了L型分子筛晶种在水热条件下二次生长成膜的过程. 对成膜条件进行了详细的考察, 并讨论了反应液的碱度及反应时间对L型分子筛膜形成的影响. 利用扫描电子显微镜(SEM)对L型分子筛膜的形貌进行了表征. 通过优化反应条件, 得到了致密、 连续、 纯相、 均匀的L型分子筛膜, 厚度约为20 μm. 单组分气体渗透测试结果表明, 在室温和常压下, L型分子筛膜对N₂气和H₂气的渗透速率分别为8.39×10^-8 和6.96×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1, 从而计算出膜对H₂/N₂混合气体的理想分离系数为8.3. 双组分气体渗透测试结果表明, 温度的升高会导致膜对H₂气和N₂气的渗透速率增加及H₂/N₂分离系数的减小.     

Gas Permeation Properties of Organic-Inorganic Hybrid Membranes Prepared from Hydroxyl-Terminated Polyether and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane

Organic-inorganic hybrid materials were prepared by reacting 3-isocyanatopropyltriethoxysilane (IPTS) with hydroxyl terminated poly(ethylene glycol) (PEG), poly(propylene glycol) (PPG) and poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol) (PEPG), followed by hydrolysis and condensation with acid catalysis. Composite membranes have been obtained by casting hybrid sol on the microporous polysulfone substrate. The membranes were characterized by Fourier transform infrared (FT-IR), ¹³C NMR and ²⁹Si NMR. The permeability coefficients of N₂, O₂, CH₄ and CO₂ were measured by variable volume method. The gas permeability coefficients increase with increasing molecular weight of the polyethers. For the membranes containing PEG and PEPG, the higher values of CO₂ permeability coefficients and CO₂/N₂ separation factors are due to the presence of ethylene oxide segments. In case of PEPG membranes, molecular weight has more influence on CO₂ permeability than the effect of facilitation by ethylene oxide. The addition of TEOS into hybrid sol results in the decrease of all the gas permeability and does not affect the gas selectivity. PEG2000 membrane display the most performance among the hybrid membranes investigated here. The best values observed are CO₂ permeability of 94.2 Barrer with selectivity of 38.3 for CO₂/N₂ and 15.6 for CO₂/CH₄.     

几种Cardo聚芳醚砜膜的气体透过行为

几种Ｃａｒｄｏ聚芳醚砜膜的气体透过行为王忠刚，陈天禄，徐纪平（中国科学院长春应用化学研究所长春１３００２２）关键词Ｃａｒｄｏ聚芳醚砜，膜，气体分离近年来的研究结果表明：同时增加聚合物的自由体积和限制分子链的链段活动性可以同时改善聚合物的气体透过系数和...     

含有聚醚链段的可溶性聚酰亚胺气体分离膜材料及其性能

将4,4'-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐(6FDA)和1,3-苯二胺(mPDA)与二端氨基聚醚缩聚, 得到含有聚醚柔性链段的聚酰亚胺气体分离膜材料. 所合成的共聚聚酰亚胺在N-甲基吡咯烷酮(NMP)和四氢呋喃(THF)等有机溶剂中具有良好的溶解性能. 研究了O2, N2, H2, CH4和CO2在聚酰亚胺均质膜中的渗透性能, 考察了二端氨基聚醚的含量、链长和化学结构对气体渗透性能的影响. 结果表明, 聚醚链段的引入增大了气体的扩散系数, 气体的渗透系数显著增大; 聚醚链段与CO2相对较强的相互作用, 增大了对CO2/N2的溶解选择性, CO2/N2的分离性能优于CO2/CH4, 同时CO2比H2优先透过膜.     

热致刚性膜材料的合成与气体分离性能研究

以丙酮为溶剂,将9,9-双(4-羟基苯基)芴(BHF)于室温下进行硝化反应得到二硝基化合物9,9-双(3-硝基-4-羟基苯基)芴,再经Pd/C-水合肼还原得到9,9-双(3-氨基-4-羟基苯基)芴(BAHF).采用上述二胺单体BAHF、与9,9-双(4-氨基苯基)芴(BAF)和六氟二酐(6FDA)通过低温溶液缩聚反应制备出一种含酚羟基的共聚聚酰胺酸溶液,经热酰亚胺化和热致重排反应得到共聚聚酰亚胺(CPI)和聚(酰亚胺-苯并恶唑)(PIPBO)热致刚性膜材料.采用核磁(NMR)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)和气体渗透性能测试等手段对所制得膜材料的结构、热性能和气体分离性能进行表征.研究结果表明,所制得的热致刚性膜主要表现出非晶结构,为无规共聚物,其Tg为340℃.随热处理温度升高,热致刚性膜的气体渗透性逐渐增加,450℃制得的热致刚性膜对O_2、N_2、H_2、CH_4和CO_2的渗透通量分别达到229.03、53.26、1497.35、33.52和818.76 Barrer.     

聚酰亚胺6FDA-mPDA及其非对称中空纤维膜的气体渗透性能

用两步法制备了聚酰亚胺2,2＇-双（3,4-二羧酸苯基）六氟丙烷二酐（6FDA）-1,3-苯二胺（mPDA）．测定了聚合物致密膜的密度、自由体积分率和玻璃化转变温度．制备了不同干纺距离下具有超薄致密皮层的聚酰亚胺中空纤维膜．制备的中空纤维膜在25℃,0．5MPa下,O2的渗透速率为19．10GPU,O2／N2分离系数为5．99,CO2的渗透速率为106．34GPU,CO2／CH4的分离系数为82．00．致密皮层的厚度约为96nm．考察了操作温度对膜性能的影响,结果表明,随着温度的升高,膜的渗透速率增大,分离系数减小．物理老化对膜性能的实验结果表明,随着老化时间的增加,膜的渗透速率减小,分离系数增大．膜的致密层厚度影响膜的老化性能．     

小分子无机气体在NaA分子筛膜上的渗透分离性能

采用多次合成的方法，在微波加热15min下合成出较为致密的A型分子筛膜。经过四次合成的分子筛膜上H2/N2和H2/CO的理想分离系数分别为4．33和4．64，高于努森扩散值(分别为3．74和3．74)，表明膜是连续致密的。     

不同溶剂对聚醚砜酮基炭膜结构及气体分离性能的影响

为考察不同溶剂对聚醚砜酮(PPESK)炭膜结构和性能的影响,以PPESK为前驱体,分别以NMP,CHCl3,C2H2Cl4,DMAc为溶剂制备气体分离炭膜。并采用红外光谱、热重分析、X射线衍射和气体渗透等测试手段对所制膜的化学结构、炭膜的微结构和气体的分离性能进行了表征。结果表明,溶剂的溶度参数、沸点、挥发性以及原膜中溶剂的含量等导致所制备聚合物膜形成不同的化学结构,改变它在预氧化和炭化过程的结构变化规律,使形成炭膜表现出不同的炭结构、孔隙结构和表观柔韧性,最终影响炭膜的气体渗透性和分离选择性。