渗透汽化过程中传递耦合现象的研究

多元分离体系在膜内传递过程中 ,其分离特性不仅受渗透组分与膜材料之间的相互作用的影响 ,同时也受控于膜内组分间的耦合效应的影响 .研究了渗透组分在膜界面上的溶胀分配关系 ,从理论上描述了溶胀过程中的耦合效应 .讨论了渗透组分在扩散传递过程中膜内各组分所形成的浓度场分布 ,以此研究了强相互作用下膜过程中的传递行为 .对乙醇 水体系在壳聚糖膜和硫酸交联壳聚糖膜的渗透汽化实验结果表明了耦合效应的存在以及对分离性能的影响     

高分子气体分离膜材料的化学结构与气体透过性能之间的关系

本文以硅橡胶和聚酰亚胺为基础,从高分子的化学组成、分子链段的运动能力、侧基的大小及其作用等几个方面,讨论了聚合物的化学结构对其均质膜的气体选择透过性能的影响,以溶解扩散过程对气体分离膜材料的透气行为进行了剖析,井简述高分子化学结构对其成膜时结晶情况的影响及对气体透过的作用;还概述了气体分离膜科学发展的历史以及基本原理.     

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。     

温度对含硅聚酰亚胺膜气体分离性能的影响

合成了次联苯基型合硅聚酰亚胺（ＳＩＤＡ－ＢＤＡ），研究了其均质膜对Ｈ２，Ｏ２和Ｎ２的透过分离性能与温度的关系，随着温度的升高，气体的透过系数和扩散系数增大，而溶解系数和选择系数则降低，此外，我们还讨论了气体在膜中的透过活化能，扩散活化能和吸着热。     

分子结构对聚酰亚胺膜分离CO_2/CH_4性能的影响

气体在致密高分子膜中的渗透过程与高分子的链段活动性和自由体积有关,高分子的链段活动性越大,气体的扩散越容易,气体的透过速度越快,高分子自由体积增大,气体的溶解系数增大,扩散速率加快,透气速率上升．因此,为了得到高选择性和高透气性的分离膜,可对其化学结...     

主链含硅聚芳酯的合成及气体透过性能的研究

以双［对－酰氯苯基］二甲基硅烷和酚酞、四溴酚酞以及双酚Ａ为原料，合成了三种主链含硅聚芳酯，并对聚合物相关的物理性质进行了表征，制成了均质透明的薄膜．采用低真空法测定这些聚合物对Ｈ２、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ２、ＣＨ４的气体透过速率，并计算出气体透过系数、扩散系数、溶解系数、分离系数．从气体透过性能与聚合物分子结构关系的角度，按照气体透过的溶解－扩散机制，对聚合物的气体透过性能进行了研究，而且着重讨论了聚合物的堆积密度对气体扩散系数的影响，以及聚合物主链中极性链段的百分含量对气体溶解系数和溶解选择性的影响。     

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。     

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.     

前驱体分子结构对聚糠醇基碳膜微结构及气体分离性能的影响

分别以草酸(OA)和碘(I)两种催化剂合成聚糠醇(PFA)前驱体制备气体分离碳膜. 采用TG, FTIR和XRD对其微结构进行研究, 并通过纯组分气体的渗透实验对碳膜的分离性能进行了探讨. 研究结果表明, 在热解过程中, 两种结构的聚糠醇都是通过脱氧、重排、环化、芳构化等热分解和热缩聚反应逐渐转化为无定形的乱层碳结构, 但热分解反应过程明显不同, 所形成碳膜微结构的差异也很大. 草酸催化剂制备的聚糠醇碳膜的微晶Lc值比碘催化剂制备碳膜的大, 而d(002)和La值则比后者的小, 表明草酸催化剂制备的聚糠醇碳膜碳微晶片层数多、排列规则、结构缺陷和孔隙均小于碘催化剂制备的聚糠醇碳膜, 而且其气体分离选择性较高、渗透通量较小, 表明聚糠醇的分子结构对所制备碳膜的微结构及气体分离性能有很大影响.     

气体分离分子筛膜

本文简述了气体分离分子筛膜的研究进展,总结了气体分离分子筛膜的制备方法、分子筛膜类型、气体分离性能及催化应用,分析了气体渗透测定方法和分离机理,对分子筛膜的发展提出一些建议。     

用于C1化学具有选择吸附—脱附特性的气体分离膜

本工作研究了吸附剂、催化剂等固体添加物混入微孔聚砜膜中对C_1化学用原料气-H_2和CO的选择透气性的影响,普遍的结果是显著地提高了膜对气体的分离因子,且与吸附剂、催化剂的化学、物理性质有一定关系。因此,气体的渗透过程除了有诺森流和粘性流外,还可能生成吸附态过渡络合物,影响气体的吸附-脱附能力而提高了分离因子,提出了过渡吸附态的气体促进输送机理。     

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。     

低共熔溶剂中原位合成ZIF-8膜及其气体分离性能

在α-氧化铝载体上,采用原位合成法,在尿素/氯化胆碱低共熔溶剂中合成了ZIF-8膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对合成的ZIF-8膜进行了表征。考察了反应溶液浓度、降温速率对ZIF-8膜合成的影响。通过优化合成条件合成了表面平整致密,厚度为8 μm的ZIF-8膜。采用Wicke-Kallenbach技术对优化条件下合成的ZIF-8膜进行了单组分气体渗透和双组分混合气体分离性能表征。在室温(293 K)下,ZIF-8膜对H2/CO2、H2/O2、H2/N2、H2/CH4双组分气体的分离系数分别为7.4、5.2、9.1、13.8,均大于相应的努森扩散分离系数,说明合成的ZIF-8膜具有分子筛分性能。     

铸膜溶剂对CAB膜形态和性能的影响

以ＣＡＢ高分子为膜材料，研究了铸膜液的溶剂体生添加剂对膜形态及选择性渗透Ｎ２、Ｏ２、ＣＨ４、ＣＯ２等气体的影响。溶剂体系以丙酮为基本组分，混合甲酰胺或乙酸，可得到具有好的气体渗透性或气体选择性的非对称膜，通过溶剂的红外光谱羰基吸收峰的偏移，认为溶剂体系有可能存在Ｌｅｗｉｓ酸；碱络合物。     

功能液晶膜的新进展

论述了功能液晶膜的新近研究结果和发展动向,指出功能液晶膜具有优异的气体分离、液体分离和电光性能,可望作为高效气体分离膜、高效液体分离膜和大面积光控膜,具有较重大的理论与实际意义。     

气体分离膜成膜技术及成膜机理的研究进展

介绍了气体分离膜的发展历史，从７０年代初期反渗透膜干燥技术获得气体分离膜，８０年代出现的“阻力型”“复合型”到９０年代发明的致密皮层非对称气体分离膜，着重介绍了成膜液相转化过程中发生微相分离的成膜机理，最后，提出现行成膜技术的不足及成膜机理的研究方向。     

CO2／CH4分离膜及沸石填料影响渗透过程的研究

报导了甲基硅橡胶和纤维素（ＣＡ、ＣＴＡ、ＥＣ）膜对ＣＯ２、ＣＨ４的选择透气性能，并讨论了沸石作为填料所引起的分子筛作用的气体渗透过程。甲基硅橡胶的气体渗透系数最高，而选择性最低，且不受填料沸石的影响。纤维素膜的气体选择性较大，渗透系数可以通过沸石的加人而明显增加。特别是沸石１３Ｘ．沸石３Ａ、４Ａ、５Ａ在ＥＣ膜中对气体分子筛作用，改变了气体原有的渗透过程，提高了选择性。使用Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ公式计算出ＥＣ－沸石３Ａ膜的气体渗透活化能。     

芳香聚酰亚胺气体分离膜

芳香聚酰亚胺一直在电子、复合材料及粘接剂等领域广泛地应用。最近,聚酰亚胺膜已用于气体的分离过程。这是因为芳香聚酰亚胺是具有高玻璃化温度的玻璃态聚合物,它对小分子比大分子有更大的选择透过性,高选择性是与玻璃态聚合物的僵硬主链,对不同尺寸的分子提供筛分作用相连系的。新开发的芳香聚酰亚胺膜是用联苯四甲酸二酐与芳香二胺缩聚制备的聚酰亚胺溶液制造的。这种中空纤维状的膜是由一个多孔结构支撑的一个很薄的外表面组成的。它可通过聚合物溶液采用干——湿法过程纺丝而成,经溶剂交换干燥,外层的致密部分由计算可知厚度低于0.1μm。它对H_2与CO、CH_4.N_2及其它气体的分离有高度的选择性。由于它具有聚酰亚胺特有的耐高温性能,所以可以在很广的气体加工条件下使用。这种膜对水蒸气有很高的透过性,因而也可用于有机蒸气的脱水,或空气干燥。此膜对水蒸气的透过速度为乙醇的100～200倍。30%的乙醇水溶液,经一次膜分离,浓度可提高到99%。空气干燥系统可产出达到-50℃露点的空气。     

新型聚合物／液晶复合膜的研究：Ⅰ.膜材料对气体分离性能的影响

用顺丁橡胶，丁苯橡胶及聚氯乙烯与带有ＣＨ２＝ＣＨ－端基的液晶化合物共混，溶液浇铸法成膜，橡胶／液晶复合膜利用Ｓ２Ｃｌ２蒸气交联。用体积法测定膜的透气性，着重研究了不同基质材料及不同液晶类型对气体分离性能的影响。结果表明顺丁橡胶／液晶复合膜的透气系数最高，且分离性能也最好。     

CO_2捕集炭膜的前驱体结构设计及性能

从分子结构设计出发,合成了一系列新型刚性、高自由体积的聚酰亚胺炭膜前驱体,并制备了炭膜.采用热重分析(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)研究了不同聚酰亚胺前驱体的热分解特性及在热解炭化过程中化学结构、微结构的变化规律;测试了所制备炭膜的气体分离性能.结果表明,前驱体的自由体积分数显著影响炭膜的气体分离性能;聚合物结构越具刚性,自由体积越大,所得炭膜结构越疏松,极微孔道尺寸越大,越有利于气体分子在炭膜极微孔道中的渗透、扩散与传输.其中,刚性大体积基团芴基、酚酞cardo基团和六氟异丙基的引入能有效破坏分子链间的堆积,提高聚合物的自由体积,所形成炭膜的结构较疏松,均表现出优异的气体渗透性和分离选择性,超越了Robeson上限,解决了传统炭膜气体渗透性能低的问题.特别是采用羟基官能化聚酰亚胺前驱体制备的炭膜在保持较高气体分离选择性的同时,CO_2气体的渗透性高达24770 Barrer(1 Barrer≈7.5×10-18m2·s-1·Pa-1),可实现对CO_2的有效分离和捕集,展现出良好的商业化应用前景.