高透量聚二甲基硅氧烷/聚砜复合富氧膜制备

发布时间：2022-01-14 02:03

　　采用湿涂法制备聚二甲基硅氧烷（PDMS）/聚砜（PSf）复合膜并测试其氧/氮分离性能,系统考察了硅橡胶浓度、预交联时间等因素对复合膜渗透分离性能的影响,探讨了涂膜液黏度及PDMS相对分子质量与复合膜的成膜及渗透性能的关系.结果表明,提高PDMS浓度、对涂膜液进行预交联等可提高低黏度涂膜液在低涂覆速度下的成膜性能;为制备完整的分离皮层,涂膜液的黏度应大于1.75mPa·s,PDMS黏均相对分子质量大于85 000,在此临界条件下制得的PDMS/PSf复合膜,在0.2 MPa、常温条件下测得纯氧气透量为2 197GPU,氧/氮分离系数为2.05,原料气为空气时氧气透量为1 543GPU,氧/氮分离系数为1.70. 

【文章来源】：膜科学与技术. 2016,36(03)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图１不同预交联时间复合膜的分离性能变化Ｆｉｇ．１Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ

黏度及相对分子质量足以覆盖膜孔，氧／氮分离性能达到本征值，成膜性能优异．由于５％浓度本身黏度值大，并因加成速率快已经具有一定相对分子质量，在预交联１ｈ后就具备氧／氮本征分离性能（此时经测得黏均相对分子质量为８５０００），在３ｈ之后出现凝胶现象，没有进行下一步实验．３％浓度在预交联３ｈ后已具备本征分离性能，其具有的黏度相比４％、５％黏度更小，更有利于制备高透量复合膜［３］．着重考察了３％浓度下不同预交联时间对复合膜性能的影响，结果如图２、图３所示．根据图２可以看出，随着预交联时间的推移，渗透性能出现先上升后下降的趋势．究其原因，如图３所示，由于相对分子质量升高，涂膜液黏度增大，嵌入至基膜孔内溶液减少，嵌入率［１６－１７］下降，导致渗图２预交联时间对复合膜性能的影响Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔｏｆｐｒｅ－ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇｔｉｍｅｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｅｍｂｒａｎｅ图３涂膜液黏度及ＰＤＭＳ相对分子质量随预交联时间的变化Ｆｉｇ．３ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎｖｉｓｃｏｓｉｔｙａｎｄＰＤＭＳｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｗｉｔｈｐｒｅ－ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇｔｉｍｅ

对分子质量足以覆盖膜孔，氧／氮分离性能达到本征值，成膜性能优异．由于５％浓度本身黏度值大，并因加成速率快已经具有一定相对分子质量，在预交联１ｈ后就具备氧／氮本征分离性能（此时经测得黏均相对分子质量为８５０００），在３ｈ之后出现凝胶现象，没有进行下一步实验．３％浓度在预交联３ｈ后已具备本征分离性能，其具有的黏度相比４％、５％黏度更小，更有利于制备高透量复合膜［３］．着重考察了３％浓度下不同预交联时间对复合膜性能的影响，结果如图２、图３所示．根据图２可以看出，随着预交联时间的推移，渗透性能出现先上升后下降的趋势．究其原因，如图３所示，由于相对分子质量升高，涂膜液黏度增大，嵌入至基膜孔内溶液减少，嵌入率［１６－１７］下降，导致渗图２预交联时间对复合膜性能的影响Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔｏｆｐｒｅ－ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇｔｉｍｅｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｅｍｂｒａｎｅ图３涂膜液黏度及ＰＤＭＳ相对分子质量随预交联时间的变化Ｆｉｇ．３ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎｖｉｓｃｏｓｉｔｙａｎｄＰＤＭＳｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｗｉｔｈｐｒｅ－ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇｔｉｍｅ

【参考文献】：
期刊论文
[1]PEBAX2533/PSf中空纤维复合膜制备及阻力性能[J]. 丁晓莉,张潮,张玉忠,曹占平.  高等学校化学学报. 2012(11)
[2]粘度法测定高聚物分子量实验的改进[J]. 项尚林,余人同,王庭慰,傅伟宁,张军,黄健.  实验科学与技术. 2009(05)
[3]硅橡胶-聚碳酸酯富氧膜的制备[J]. 李宁,贺高红,聂飞,赵薇,张玲玲,彭琳.  膜科学与技术. 2009(02)
[4]聚砜-硅橡胶富氧膜的制备[J]. 张阳,王湛,纪树兰,姚士仲,彭跃莲,秦振平,张涵.  膜科学与技术. 2007(03)
[5]多孔支撑复合气体分离膜的涂层模型及工艺探讨[J]. 肖通虎,施孝遹,葛俊豪,周美娟,陈忠祥,陈珊妹.  膜科学与技术. 2001(05)
[6]用于富氧燃烧低压高通量中空纤维富氧膜研究[J]. 乐建保,孙方.  天津纺织工学院学报. 1996(02)

硕士论文
[1]添加剂对PDMS/PAN富氧复合膜性能的影响[D]. 张建生.大连理工大学 2009



本文编号：3587588