Fe 3 O 4 /PIM-1磁性混合基质膜的制备及其O 2 /N 2 分离性能研究
发布时间：2021-10-11 21:08
以自具微孔聚合物PIM-1为聚合物基质,采用溶剂挥发法制备了Fe3O4/PIM-1磁性混合基质膜,研究了不同Fe3O4添加量以及在分离过程中有无外加磁场对膜的O2/N2分离性能影响.结果表明,随着Fe3O4添加量的增加,膜的O2渗透系数和O2/N2选择性均先增加后减少.磁化后混合基质膜O2/N2分离性能进一步提高,这可以归因于磁场和磁化粒子对O2和N2分子的耦合作用.当Fe3O4添加量为2%时,在压力为0.1 MPa、温度为25℃,磁场强度为56mT下,O2渗透系数达到681Barrer,O2/N2选择性为3.32.
【文章来源】：膜科学与技术. 2017,37(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１ＰＩＭ－１合成反应式Ｆｉｇ．１ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｓｃｈｅｍｅｏｆＰＩＭ－１
学与技术第３７卷（如图ＸＲＤ所示），在一定程度上会使链段活动受阻［１４］．同时，随着粒子添加量的增加，粒子因表面具有较高的自由能而部分聚拢在膜内（如图ＳＥＭ所示），进而形成应力集中源．这些因素均在一定程度上导致混合基质膜机械性能的下降．ａ．ＰＩＭ－１；ｂ．Ｆｅ３Ｏ４－１／ＰＩＭ－１；ｃ．Ｆｅ３Ｏ４－２／ＰＩＭ－１；ｄ．Ｆｅ３Ｏ４－３／ＰＩＭ－１；ｅ，Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１图４Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜热重分析图Ｆｉｇ．４ＴｈｅＴＧＡｃｕｒｖｅｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭＭｓ图５Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜的机械性能测试Ｆｉｇ．５ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭＭｓ２．１．５磁性能分析如图６所示为ＰＩＭ－１磁性膜的磁滞回线．可以看到，随着磁性粒子添加量的增加，磁性膜的饱和磁化强度随之增加．在４％添加量时，Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１磁性膜饱和磁化强度达到２．９５ｅｍｕ／ｇ．ａ．Ｆｅ３Ｏ４－１／ＰＩＭ－１；ｂ．Ｆｅ３Ｏ４－２／ＰＩＭ－１；ｃ．Ｆｅ３Ｏ４－３／ＰＩＭ－１；ｄ．Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１图６３００Ｋ下Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜的磁滞回线Ｆｉｇ．６ＨｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭ
能而部分聚拢在膜内（如图ＳＥＭ所示），进而形成应力集中源．这些因素均在一定程度上导致混合基质膜机械性能的下降．ａ．ＰＩＭ－１；ｂ．Ｆｅ３Ｏ４－１／ＰＩＭ－１；ｃ．Ｆｅ３Ｏ４－２／ＰＩＭ－１；ｄ．Ｆｅ３Ｏ４－３／ＰＩＭ－１；ｅ，Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１图４Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜热重分析图Ｆｉｇ．４ＴｈｅＴＧＡｃｕｒｖｅｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭＭｓ图５Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜的机械性能测试Ｆｉｇ．５ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭＭｓ２．１．５磁性能分析如图６所示为ＰＩＭ－１磁性膜的磁滞回线．可以看到，随着磁性粒子添加量的增加，磁性膜的饱和磁化强度随之增加．在４％添加量时，Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１磁性膜饱和磁化强度达到２．９５ｅｍｕ／ｇ．ａ．Ｆｅ３Ｏ４－１／ＰＩＭ－１；ｂ．Ｆｅ３Ｏ４－２／ＰＩＭ－１；ｃ．Ｆｅ３Ｏ４－３／ＰＩＭ－１；ｄ．Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１图６３００Ｋ下Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜的磁滞回线Ｆｉｇ．６ＨｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭＭｓａｔ３００Ｋ２．２磁性膜氧氮分离性能研究磁化前后（即在膜分离过程中，是否施加外部磁场，磁场强度为５６ｍＴ），粒子不同添加量的Ｆｅ３Ｏ４／
本文编号：3431242
【文章来源】：膜科学与技术. 2017,37(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
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图１ＰＩＭ－１合成反应式Ｆｉｇ．１ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｓｃｈｅｍｅｏｆＰＩＭ－１
学与技术第３７卷（如图ＸＲＤ所示），在一定程度上会使链段活动受阻［１４］．同时，随着粒子添加量的增加，粒子因表面具有较高的自由能而部分聚拢在膜内（如图ＳＥＭ所示），进而形成应力集中源．这些因素均在一定程度上导致混合基质膜机械性能的下降．ａ．ＰＩＭ－１；ｂ．Ｆｅ３Ｏ４－１／ＰＩＭ－１；ｃ．Ｆｅ３Ｏ４－２／ＰＩＭ－１；ｄ．Ｆｅ３Ｏ４－３／ＰＩＭ－１；ｅ，Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１图４Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜热重分析图Ｆｉｇ．４ＴｈｅＴＧＡｃｕｒｖｅｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭＭｓ图５Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜的机械性能测试Ｆｉｇ．５ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭＭｓ２．１．５磁性能分析如图６所示为ＰＩＭ－１磁性膜的磁滞回线．可以看到，随着磁性粒子添加量的增加，磁性膜的饱和磁化强度随之增加．在４％添加量时，Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１磁性膜饱和磁化强度达到２．９５ｅｍｕ／ｇ．ａ．Ｆｅ３Ｏ４－１／ＰＩＭ－１；ｂ．Ｆｅ３Ｏ４－２／ＰＩＭ－１；ｃ．Ｆｅ３Ｏ４－３／ＰＩＭ－１；ｄ．Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１图６３００Ｋ下Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜的磁滞回线Ｆｉｇ．６ＨｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭ
能而部分聚拢在膜内（如图ＳＥＭ所示），进而形成应力集中源．这些因素均在一定程度上导致混合基质膜机械性能的下降．ａ．ＰＩＭ－１；ｂ．Ｆｅ３Ｏ４－１／ＰＩＭ－１；ｃ．Ｆｅ３Ｏ４－２／ＰＩＭ－１；ｄ．Ｆｅ３Ｏ４－３／ＰＩＭ－１；ｅ，Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１图４Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜热重分析图Ｆｉｇ．４ＴｈｅＴＧＡｃｕｒｖｅｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭＭｓ图５Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜的机械性能测试Ｆｉｇ．５ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭＭｓ２．１．５磁性能分析如图６所示为ＰＩＭ－１磁性膜的磁滞回线．可以看到，随着磁性粒子添加量的增加，磁性膜的饱和磁化强度随之增加．在４％添加量时，Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１磁性膜饱和磁化强度达到２．９５ｅｍｕ／ｇ．ａ．Ｆｅ３Ｏ４－１／ＰＩＭ－１；ｂ．Ｆｅ３Ｏ４－２／ＰＩＭ－１；ｃ．Ｆｅ３Ｏ４－３／ＰＩＭ－１；ｄ．Ｆｅ３Ｏ４－４／ＰＩＭ－１图６３００Ｋ下Ｆｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１磁性混合基质膜的磁滞回线Ｆｉｇ．６ＨｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｓｏｆＦｅ３Ｏ４／ＰＩＭ－１ｍａｇｎｅｔｉｃＭＭＭｓａｔ３００Ｋ２．２磁性膜氧氮分离性能研究磁化前后（即在膜分离过程中，是否施加外部磁场，磁场强度为５６ｍＴ），粒子不同添加量的Ｆｅ３Ｏ４／
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