碳纳米管改性PEBA膜的制备及氮气脱湿性能研究
发布时间：2021-01-12 11:01
膜法气体脱湿是一项有前景和吸引力的高新技术,具有占地面积小、操作灵活、成本低、耗能低等独特优势,在烟气脱水、天然气除湿、压缩空气干燥以及保护气下蔬菜和水果的储存等领域有重要应用。为了解决气体脱湿膜通量低的问题,本文通过将碳纳米管掺杂到聚合物基质中达到同时提高选择性和渗透性的目的:同时为了解决纳米粒子分散性问题,并利用碳纳米管稳定规整的纳米通道来进一步提高膜气体脱湿性能,采用外加直流电场的方法促使碳纳米管在聚合物基质中取向,具体研究内容如下:选用聚砜（PSF）膜为多孔支撑层,聚醚嵌段酰胺（PEBA）为基质材料,羧基化多壁碳纳米管（CNTs）为无机添加粒子,采用其混法制备了碳纳米管含量为0.01%～0.06%的PEBA/CNTs混合基质膜。采用SEM、FT-IR、XRD对PEBA/CNTs膜表面形貌和结构进行了表征,结果表明碳纳米管对PEBA的化学结构无影响,添加少量碳纳米管会稍微降低混合基质膜的结晶度,进一步增加碳纳米管含量会导致微晶产生。研究了碳纳米管含量对膜表面亲水性和氮气脱湿性能的影响,随着羧鉴化碳纳米管含量增加,膜表面亲水性先增加后几乎保持不变,膜的渗透性和选择性均有显著提高,当...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１气体膜分离过程示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??
一??Ｄｒｉｖｉｎｇ?ｆｏｒｃｅ：?Ａ?Ｐ，?ＡＣ，?ＡＴ??图１－１气体膜分离过程示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??（ｉ）气体在多孔膜中传递机理??气体在多孔膜中实现分离主要是利用气体分子与多孔介质之间的相互作??用、孔径、内孔表面性质，多孔膜孔径一般在５？３０?ｎｍ左右。气体在多孔膜??中的传递机理主要包括：努森扩散、表面扩散、毛细管凝结和分子筛分等Ｎ??（如?Ｌ冬Ｉ?１－２）。??１?脈?０?ｗｍ＾?〇??ｃ。＊。?。?ａ?？?０?３?？。??〇?？?？?Ｃ?００?發？?？?ｏ?ｏ??（ａ）?Ｋｎｕｄｓｅｎ?（ｂ）?ｓｕｒｆａｃｅ??ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ??０??〇?〇纱。??ｃ?ｆｔ?ｏ?ｏ?ｏ?ｏ?ｃ?ｏ?ｏ?输逾?〇〇〇〇?〇?＾??：?〇ＳＳ％。。〇??（ｃ）?ｃａｐｉｌｌａｒｙ?（ｄ）?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ??ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?ｓｉｅｖｉｎｇ??图１－２气体在多孔膜中的扩散机理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｉｎ?ｐｏｒｏｕｓ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??Ａ．努森扩散??脱孔径远小于分子平均运动自由程，气体分子与孔壁之间的碰撞占主导??作用，此吋气体分子的传递属于努森扩散。对于混合气体来说，其分丫？量不??同，从而通过微孔的传递速率不同，分子量相差越大，分离系数越高。分离??系数用如下公式计算
一??Ｄｒｉｖｉｎｇ?ｆｏｒｃｅ：?Ａ?Ｐ，?ＡＣ，?ＡＴ??图１－１气体膜分离过程示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??（ｉ）气体在多孔膜中传递机理??气体在多孔膜中实现分离主要是利用气体分子与多孔介质之间的相互作??用、孔径、内孔表面性质，多孔膜孔径一般在５？３０?ｎｍ左右。气体在多孔膜??中的传递机理主要包括：努森扩散、表面扩散、毛细管凝结和分子筛分等Ｎ??（如?Ｌ冬Ｉ?１－２）。??１?脈?０?ｗｍ＾?〇??ｃ。＊。?。?ａ?？?０?３?？。??〇?？?？?Ｃ?００?發？?？?ｏ?ｏ??（ａ）?Ｋｎｕｄｓｅｎ?（ｂ）?ｓｕｒｆａｃｅ??ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ??０??〇?〇纱。??ｃ?ｆｔ?ｏ?ｏ?ｏ?ｏ?ｃ?ｏ?ｏ?输逾?〇〇〇〇?〇?＾??：?〇ＳＳ％。。〇??（ｃ）?ｃａｐｉｌｌａｒｙ?（ｄ）?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ??ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?ｓｉｅｖｉｎｇ??图１－２气体在多孔膜中的扩散机理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｉｎ?ｐｏｒｏｕｓ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??Ａ．努森扩散??脱孔径远小于分子平均运动自由程，气体分子与孔壁之间的碰撞占主导??作用，此吋气体分子的传递属于努森扩散。对于混合气体来说，其分丫？量不??同，从而通过微孔的传递速率不同，分子量相差越大，分离系数越高。分离??系数用如下公式计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]酸化多壁碳纳米管/含氟聚砜复合膜的制备及其对CO2/CH4分离性能研究[J]. 郭瑞乾,张萌,罗居杰,李晋平. 化工新型材料. 2017(01)
[2]碳纳米管在聚合物中的取向研究进展[J]. 张荣,魏文闵,刘清亭,胡圣飞. 现代塑料加工应用. 2016(04)
[3]聚醚嵌段酰胺/多壁碳纳米管混合基质膜的制备及性能[J]. 赵丹,李晖,邱永涛,任吉中,邓麦村. 高分子材料科学与工程. 2015(12)
[4]碳纳米管的改性及其在分离膜中的应用进展[J]. 赵秀朕,李娜娜,师艳丽,付元静,常哲,肖长发,金剑. 功能材料. 2015(S2)
[5]气体分离膜的发展历程[J]. 孟兆伟,张锋镝,任少科,李晓晨. 低温与特气. 2014(05)
[6]Polyvinyl acetate/poly（amide-12-b-ethylene oxide） blend membranes for carbon dioxide separation[J]. Shichao Feng,Jizhong Ren,Hui Li,Kaisheng Hua,Xinxue Li,Maicun Deng. Journal of Energy Chemistry. 2013(06)
[7]有机-无机杂化气体分离膜研究[J]. 边海,刘然,高会元,李媛媛. 化学工程师. 2013(10)
[8]聚醚共聚酰胺多层复合气体分离膜的制备及其分离性能[J]. 任晓灵,任吉中,邓麦村. 膜科学与技术. 2012(02)
[9]膜分离法空气净化的应用与研究进展[J]. 贾金才. 深冷技术. 2011(04)
[10]碳纳米管在分离科学中的应用研究进展[J]. 武春霞,王春,王志. 色谱. 2011(01)
博士论文
[1]突破 Trade-off 效应的聚电解质-无机杂化膜及其CO2 分离性能强化[D]. 辛清萍.天津大学 2015
[2]聚酰亚胺取向纳米复合膜的制备、结构与性能研究[D]. 陈丹.复旦大学 2012
[3]基于碳纳米管的有机/无机杂化膜的制备及性能研究[D]. 邱实.浙江大学 2011
[4]羟基磷灰石/聚酰胺/聚乙烯三元复合仿生材料研究[D]. 左奕.四川大学 2006
[5]聚合物膜中水蒸气渗透行为及脱湿过程研究[D]. 刘丽.中国科学院大连化学物理研究所 2001
硕士论文
[1]不对称静电场耦合膜法气体脱湿过程[D]. 苗成朋.天津工业大学 2016
[2]聚酰亚胺/碳纳米管混合基质膜的制备及气体分离性能研究[D]. 苏宇.吉林大学 2015
[3]电场定向多壁碳纳米管—聚苯乙烯复合膜的气体分离性能研究[D]. 李雪娃.天津大学 2013
[4]碳纳米管中水分子定向传输的研究[D]. 陈贵虎.南京师范大学 2013
[5]聚乙烯醇—氧化硅杂化膜的制备及其丙烯脱湿性能的研究[D]. 程庆来.天津大学 2010
[6]膜法脱除易凝气中水蒸气及其渗透机理研究[D]. 杨建.大连理工大学 2008
本文编号：2972734
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１气体膜分离过程示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??
一??Ｄｒｉｖｉｎｇ?ｆｏｒｃｅ：?Ａ?Ｐ，?ＡＣ，?ＡＴ??图１－１气体膜分离过程示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??（ｉ）气体在多孔膜中传递机理??气体在多孔膜中实现分离主要是利用气体分子与多孔介质之间的相互作??用、孔径、内孔表面性质，多孔膜孔径一般在５？３０?ｎｍ左右。气体在多孔膜??中的传递机理主要包括：努森扩散、表面扩散、毛细管凝结和分子筛分等Ｎ??（如?Ｌ冬Ｉ?１－２）。??１?脈?０?ｗｍ＾?〇??ｃ。＊。?。?ａ?？?０?３?？。??〇?？?？?Ｃ?００?發？?？?ｏ?ｏ??（ａ）?Ｋｎｕｄｓｅｎ?（ｂ）?ｓｕｒｆａｃｅ??ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ??０??〇?〇纱。??ｃ?ｆｔ?ｏ?ｏ?ｏ?ｏ?ｃ?ｏ?ｏ?输逾?〇〇〇〇?〇?＾??：?〇ＳＳ％。。〇??（ｃ）?ｃａｐｉｌｌａｒｙ?（ｄ）?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ??ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?ｓｉｅｖｉｎｇ??图１－２气体在多孔膜中的扩散机理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｉｎ?ｐｏｒｏｕｓ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??Ａ．努森扩散??脱孔径远小于分子平均运动自由程，气体分子与孔壁之间的碰撞占主导??作用，此吋气体分子的传递属于努森扩散。对于混合气体来说，其分丫？量不??同，从而通过微孔的传递速率不同，分子量相差越大，分离系数越高。分离??系数用如下公式计算
一??Ｄｒｉｖｉｎｇ?ｆｏｒｃｅ：?Ａ?Ｐ，?ＡＣ，?ＡＴ??图１－１气体膜分离过程示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??（ｉ）气体在多孔膜中传递机理??气体在多孔膜中实现分离主要是利用气体分子与多孔介质之间的相互作??用、孔径、内孔表面性质，多孔膜孔径一般在５？３０?ｎｍ左右。气体在多孔膜??中的传递机理主要包括：努森扩散、表面扩散、毛细管凝结和分子筛分等Ｎ??（如?Ｌ冬Ｉ?１－２）。??１?脈?０?ｗｍ＾?〇??ｃ。＊。?。?ａ?？?０?３?？。??〇?？?？?Ｃ?００?發？?？?ｏ?ｏ??（ａ）?Ｋｎｕｄｓｅｎ?（ｂ）?ｓｕｒｆａｃｅ??ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ??０??〇?〇纱。??ｃ?ｆｔ?ｏ?ｏ?ｏ?ｏ?ｃ?ｏ?ｏ?输逾?〇〇〇〇?〇?＾??：?〇ＳＳ％。。〇??（ｃ）?ｃａｐｉｌｌａｒｙ?（ｄ）?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ??ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?ｓｉｅｖｉｎｇ??图１－２气体在多孔膜中的扩散机理示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｉｎ?ｐｏｒｏｕｓ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??Ａ．努森扩散??脱孔径远小于分子平均运动自由程，气体分子与孔壁之间的碰撞占主导??作用，此吋气体分子的传递属于努森扩散。对于混合气体来说，其分丫？量不??同，从而通过微孔的传递速率不同，分子量相差越大，分离系数越高。分离??系数用如下公式计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]酸化多壁碳纳米管/含氟聚砜复合膜的制备及其对CO2/CH4分离性能研究[J]. 郭瑞乾,张萌,罗居杰,李晋平. 化工新型材料. 2017(01)
[2]碳纳米管在聚合物中的取向研究进展[J]. 张荣,魏文闵,刘清亭,胡圣飞. 现代塑料加工应用. 2016(04)
[3]聚醚嵌段酰胺/多壁碳纳米管混合基质膜的制备及性能[J]. 赵丹,李晖,邱永涛,任吉中,邓麦村. 高分子材料科学与工程. 2015(12)
[4]碳纳米管的改性及其在分离膜中的应用进展[J]. 赵秀朕,李娜娜,师艳丽,付元静,常哲,肖长发,金剑. 功能材料. 2015(S2)
[5]气体分离膜的发展历程[J]. 孟兆伟,张锋镝,任少科,李晓晨. 低温与特气. 2014(05)
[6]Polyvinyl acetate/poly（amide-12-b-ethylene oxide） blend membranes for carbon dioxide separation[J]. Shichao Feng,Jizhong Ren,Hui Li,Kaisheng Hua,Xinxue Li,Maicun Deng. Journal of Energy Chemistry. 2013(06)
[7]有机-无机杂化气体分离膜研究[J]. 边海,刘然,高会元,李媛媛. 化学工程师. 2013(10)
[8]聚醚共聚酰胺多层复合气体分离膜的制备及其分离性能[J]. 任晓灵,任吉中,邓麦村. 膜科学与技术. 2012(02)
[9]膜分离法空气净化的应用与研究进展[J]. 贾金才. 深冷技术. 2011(04)
[10]碳纳米管在分离科学中的应用研究进展[J]. 武春霞,王春,王志. 色谱. 2011(01)
博士论文
[1]突破 Trade-off 效应的聚电解质-无机杂化膜及其CO2 分离性能强化[D]. 辛清萍.天津大学 2015
[2]聚酰亚胺取向纳米复合膜的制备、结构与性能研究[D]. 陈丹.复旦大学 2012
[3]基于碳纳米管的有机/无机杂化膜的制备及性能研究[D]. 邱实.浙江大学 2011
[4]羟基磷灰石/聚酰胺/聚乙烯三元复合仿生材料研究[D]. 左奕.四川大学 2006
[5]聚合物膜中水蒸气渗透行为及脱湿过程研究[D]. 刘丽.中国科学院大连化学物理研究所 2001
硕士论文
[1]不对称静电场耦合膜法气体脱湿过程[D]. 苗成朋.天津工业大学 2016
[2]聚酰亚胺/碳纳米管混合基质膜的制备及气体分离性能研究[D]. 苏宇.吉林大学 2015
[3]电场定向多壁碳纳米管—聚苯乙烯复合膜的气体分离性能研究[D]. 李雪娃.天津大学 2013
[4]碳纳米管中水分子定向传输的研究[D]. 陈贵虎.南京师范大学 2013
[5]聚乙烯醇—氧化硅杂化膜的制备及其丙烯脱湿性能的研究[D]. 程庆来.天津大学 2010
[6]膜法脱除易凝气中水蒸气及其渗透机理研究[D]. 杨建.大连理工大学 2008
本文编号：2972734
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2972734.html
