Ni-MOFs/SBS混合基质膜的制备及其在CH 4 /N 2 分离中的应用

发布时间：2021-06-25 03:44

　　煤层气是一种非常规天然气,由于其储量丰富,被认为是一种潜在的能源资源。氮气（N₂）作为其主要的杂质,其去除对富集甲烷（CH₄）实现煤层气的有效利用至关重要。由于CH₄和N₂的分子直径相近,极性相同,膜分离成为有效分离CH₄/N₂的最佳方法。聚合物,作为分离膜的主要材料,受到“Robeson?upper bound”的相互制约的关系,即不能同时具有优异的渗透性和选择性。在聚合物膜中加入无机填料制备混合基质膜（MMMs）可以打破其制约关系,甚至超越气体分离上限。金属有机骨架材料（MOFs）因其结构中有机配体的存在,与聚合物基质之间表现出良好的相容性。因此,本文旨在通过制备MOFs/聚合物混合基质膜来研究其CH₄/N₂的分离性能。本论文选择三嵌段聚合物SBS1301为基体材料,两种含Ni基的MOFs（[Ni₃（HCOO）₆]和Ni-MOF-74）作为无机填料,以THF为溶剂,... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 甲烷氮气分离的意义
    1.2 甲烷气体分离的主要方法
        1.2.1 深冷分离法
        1.2.2 变压吸附法
        1.2.3 膜分离法
    1.3 气体膜分离的传质机理
        1.3.1 多孔膜传质机理
        1.3.2 非多孔膜传质机理
        1.3.3 气体分离膜的分离上限
    1.4 气体分离膜的材料
        1.4.1 混合基质膜
        1.4.2 气体膜分离的过程中常用的无机填充材料
        1.4.3 嵌段聚合物基甲烷气体分离膜
    1.5 本论文的选题意义及研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验药品及仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 表征方法
        2.2.1 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.2 红外分析(FT-IR)
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.4 热重分析(TGA)
        2.2.5 比表面积及孔径分析测试(BET)
    2.3 气体分离性能测试
        2.3.1 单气体分离性能测试
        2.3.2 混合气体分离性能测试
第三章 [NI_3(HCOO)_6]/SBS混合基质膜的制备及其在CH_4/N_2分离性能
    3.1 引言
    3.2 混合基质膜的制备
        3.2.1 [Ni_3(HCOO)_6]的合成
        3.2.2 [Ni_3(HCOO)_6]/SBS混合基质膜的制备
    3.3 [NI_3(HCOO)_6]晶体的表征
        3.3.1 [Ni_3(HCOO)_6]晶体的XRD表征
        3.3.2 [Ni_3(HCOO)_6]晶体的SEM表征
    3.4 [NI_3(HCOO)_6]/SBS混合基质膜的表征
        3.4.1 X射线衍射分析(XRD)
        3.4.2 红外光谱结构分析(FT-IR)
        3.4.3 形貌分析(SEM)
        3.4.4 热稳定性分析(TGA)
    3.5 [NI_3(HCOO)_6]/SBS混合基质膜的单气体CH_4/N_2分离性能
        3.5.1 [Ni_3(HCOO)_6]含量对单气体CH_4/N_2分离性能的影响
        3.5.2 温度对单气体CH_4/N_2分离性能的影响
        3.5.3 压力单气体CH_4/N_2分离性能的影响
    3.6 [NI_3(HCOO)_6]/SBS混合基质膜的CH_4/N_2混合气体分离性能
    3.7 本章制备的MMMS与其它聚合物膜的分离性能的比较
    3.8 本章小结
第四章 NI-MOF-74/SBS混合基质膜的制备及其在CH_4/N_2分离性能
    4.1 引言
    4.2 混合基质膜的制备
        4.2.1 Ni-MOF-74的合成
        4.2.2 Ni-MOF-74/SBS混合基质膜的制备
    4.3 NI-MOF-74的表征
        4.3.1 Ni-MOF-74的XRD表征
        4.3.2 Ni-MOF-74的SEM表征
        4.3.3 Ni-MOF-74的BET表征
    4.4 NI-MOF-74/SBS混合基质膜的表征
        4.4.1 X射线衍射分析(XRD)
        4.4.2 红外光谱结构分析(FT-IR)
        4.4.3 表截面形貌分析(SEM)
        4.4.4 热稳定性分析(TGA)
    4.5 NI-MOF-74/SBS混合基质膜的单气体CH_4/N_2分离性能
        4.5.1 Ni-MOF-74含量对单气体CH_4/N_2分离性能的影响
        4.5.2 温度对单气体CH_4/N_2分离性能的影响
    4.6 NI-MOF-74/SBS混合基质膜的CH_4/N_2混合气体分离性能
    4.7 本章制备的MMMS与其它MMMS的分离性能比较
    4.8 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要研究结论
    5.2 展望与建议
参考文献
论文发表情况
致谢



本文编号：3248424