《复合炭分子筛膜的制备与气体分离性能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复合炭分子筛膜的制备与气体分离性能（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、复合炭分子筛膜的制备与气体 分离性能周汉导 师： 杨维慎 研究员Seminar 目录炭分子筛膜简介复合炭分子筛膜简介实例小结参考文献炭分子筛膜简介应用领域：氢气回收；CO2 / N2 、CO2 / CH4 的分离； O2/N2分离； 烃类气体的分离；膜反应器。热解炭分子筛膜的制备过程成膜方法：浸渍法、相转化法、蒸汽沉积聚合法、超声波沉积法等预处理：氧化、延展、化学处理等 后处理：氧化、化学气相沉积、热解、涂修饰膜等选择聚合物前躯体制备聚合物膜预处理热解炭化后处理设计膜组件高性能的碳分子筛膜组件聚合物前躯体：聚酰亚胺、酚醛树脂、聚糠醇、聚丙烯氰等热硬性聚合物炭分子筛膜的特征Carbon memb
2、rane无定形结构孔径分布宽孔道规整的晶体结构孔径分布单一Silicalite-1炭分子筛膜的分离机理分子筛分毛细管冷凝努森扩散表面扩散复合碳分子筛膜简介膜材料氧气透量 (mol m-2 s-1 pa-1)O2/N2碳膜5.610-1130 氧化硅膜3.4610-73.3 ZSM-5分子筛膜410-81.02传统膜材料性能比较合成策略沸石、金属离子、二氧化硅粒子炭基膜原料气流分离原理保持选择性 提高透量实例、气体渗透性能可调变的碳分子筛复合膜制备过程：表面局部放大55m截面TEMQ.Liu et al. Chem. Mater. 2006ZSM-5颗粒超声分散于N,N-二甲基乙酰胺中滴加到30
3、 wt.% PAA溶液中室温搅拌10 h后铸膜313 K下干燥12 h氩气保护程序升温热解气体分离性能热解温度的影响单组分气体渗透结果氧气和氮气分离结果298K时，碳分子筛复合膜的气体渗透及渗透选择性结果ZSM-5 含量：PIZ0(0 wt.%)PIZ1(4.76 wt.%)PIZ2(9.09 wt.%)PIZ3(16.7 wt.%)实例、微孔碳二氧化硅复合膜H. B. Park et al. Adv. Mater. 2005热硬性聚合物（TEOSPAA DEDMS)原位聚合聚合物二氧化硅纳米致密物碳二氧化硅复合膜制备过程 ：热解BBBCCDDDDEEE20 wt.% SiO230 wt.%
4、SiO220 wt.% SiO2DMDES/TEOS=0.2520 wt.% SiO2DMDES/TEOS=0.5聚合物二氧化硅 纳米致密物截面碳二氧化硅 复合膜截面HF处理后的碳二氧化硅 复合膜截面气体分离性能A:10 wt.% SiO2B:20 wt.% SiO2C:30 wt.% SiO2D:20 wt.% SiO2DEDMS/TEOS=0.25E:20 wt.% SiO2DEDMS/TEOS=0.5F: 0 wt.% SiO2实例、Ag功能化的碳分子筛复合膜掺杂AgNO3 掺杂AgSPEEK热硬化聚合物(AgSPEEK+co-polyimide P84)Ag聚合物致密膜原位聚合热解Ag
5、 功能化的碳分子筛复合膜制备过程：J.N.Barsema et al.Adv Funct.Mater.2005 气体分离性能Ag修饰的影响热解温度的影响Ag 含量的影响Ag 功能化的碳分子筛复合膜气体渗透性能0.193.012.41696.21掺杂AgNO310.391.83664652.46掺杂AgSPEEK2.83.03.358.50纯炭分子筛膜PN2 (Barrer)PO2 (Barrer)PCO2 (Barrer)PHe (Barrer)Ag含量 (wt.%)膜 炭分子筛膜的分离能力比聚合物膜有较大的提高。 具有良好的机械强度，可以在高压差下稳定工作。 可以在有机物蒸汽、溶剂、碱性以及
6、非氧化性酸等腐蚀性环 境下稳定工作。 具有良好的热稳定性，可以在500-900范围进行分离操作 。 炭分子筛膜对二氧化碳等气体具有强吸附能力，可以用富集 二氧化碳等气体。 炭分子筛膜的孔径与孔分布可以用简单的热化学处理的方法 进行调控，可以满足不同的分离要求。 炭分子筛膜可以通过冲洗、蒸汽消毒或高压处理而再生。小结优点小结局限 炭分子筛膜的脆性较大,弹性小,易碎,给炭膜的成型加工及组装带来一定的困难。 炭分子筛膜需要预纯化器来除去待测气体中的痕量的强吸附性的水蒸气，防止孔道被堵塞。 炭分子筛膜只对尺寸小于0.4-0.45 nm的混合气体具有高分离性能，却不适于分离正异丁烷等较大尺寸的气体。展望
7、 目前,炭膜的研究正处于起步阶段和技术研发阶 段。大量研究表明,炭膜分离技术将成为工业分离过程的又一重要方法。在气体分离方面炭膜有 着极大的应用前景。 在炭膜成为商品统治膜市场之前,在聚合物前驱 体的研究、成膜及炭化工艺条件的优化、膜性能 的改进方面还需要进一步探索研究。参考文献S.M.Saufi et al. Carbon 2004, 42, 241A.F.Ismail et al. J.Membr. Sci. 2001, 193, 1 S.Reculusa et al. Adv. Mater. 2006, 18, 1705Q.Liu et al. Chem. Mater. 2006, 18
8、, 6283Q.Liu et al. Chem. Commun. 2006, 1230M.A.Snyder et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 2Z.P.Lai et al. Science 2003, 300, 456H. B. Park et al. Adv. Mater. 2005, 17, 477H. B. Park et al. J. Membr. Sci. 2004, 235, 87H. B. Park et al. J. Membr. Sci. 2003, 213, 263J.N.Barsema et al. Adv. Funct.Mater.2005, 15, 69J.N.Barsema et al. J.Membr. Sci. 2003, 219, 47谢 谢大家！
