Pebax共混膜制備及CO2分離性能研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文Pebax共混膜制備及C02分離性能研究PreparationandCharacterizationofPebaxBlendMembraneforC02Separation學(xué)號：21307033大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要C02作為最主要的溫室氣體，同時也可以作為碳源加以利用，對其進行高效地分離已經(jīng)成為環(huán)保和能源領(lǐng)域的重要課題之一。膜分離法相比于傳統(tǒng)的吸收法

2、，吸附法和低溫精餾等方法，具有環(huán)境友好，設(shè)備及操作費用低，占地面積小，易于與其他過程進行耦合等優(yōu)點。在這其中，共混膜可以將不同材料的優(yōu)點結(jié)合在同一張膜中，從而得到綜合性能更優(yōu)的C02分離膜。具有質(zhì)子惰性的雜環(huán)陰離子可以與C02進行可逆結(jié)合，對基于此類陰離子的離子液體及鹽類溶液的研究表明其可以提高相應(yīng)材料的C02吸收性能。本文采用溶劑蒸發(fā)法，以聚醚共聚酰胺(Pebax2533)為膜材料，以l，2，4三氮唑鈉(TrizNa)的聚乙二醇200

3、(PEG200)溶液和TrizNa作為添加劑分別制備了共混膜。采用SEM、FTIR、TGA、DSC等方法對共混膜進行了表征。表征結(jié)果表明添加劑被成功的混入膜內(nèi)，且對共混膜的結(jié)構(gòu)與熱性能均有一定的影響。相比于純Pebax2533膜，在添加了一定量的添加劑之后，共混膜的機械性能受到影響，拉伸強度和斷裂伸長率均有一定的降低。這是因為在共混膜成膜過程中，液體添加劑會與膜材料產(chǎn)生分相，而固體添加劑則會因與膜材料相容性不強產(chǎn)生一定的團聚。但當(dāng)添加劑

4、添加量較低時，共混膜機械性能下降不大，兩項參數(shù)仍保持在較高水平。為確定PEG200／TrizNa溶液在共混膜中的添加比例，首先測定了不同PEG200添加量的Pebax2533／PEG200共混膜的C02分離性能。上述共混膜在PEG200添加量為20叭％時陛能最優(yōu)，C02滲透系數(shù)，C02／N2，C02／CH4和C02／H2選擇性分別達到19183barrer，2647，792和465。進一步考察了Pebax2533／PEG200／Triz

5、Na共混膜的C02分離性能。當(dāng)TrizNa濃度占PEG200質(zhì)量的15、vt％時，上述共混膜的C02綜合分離性能最優(yōu)，C02滲透系數(shù)，C02／N2，C02／CI№和C02／H2選擇性分別達到21955Barrer，3233，1012和652。提高操作壓力能提高C02的滲透速率和選擇性。提高操作溫度會提高氣體的滲透速率，C02的選擇性會大幅降低。進一步考察了單獨添加TrizNa制備的Pebax2533／TrizNa混合基質(zhì)膜的C02分離性