PEBA2533掺杂4A分子筛混合基质膜的制备及其分离性能研究

发布时间：2017-05-13 21:19

  本文关键词：PEBA2533掺杂4A分子筛混合基质膜的制备及其分离性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：采用高分子膜进行气体分离由于具有能耗低、设备投资少、操作简单等优点而受到广泛关注。通常渗透系数与分离因子呈相反变化趋势。使二者同时得到改善成为人们的期望。本论文以一种嵌段共聚物——聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA2533)作为有机基质,4A分子筛作为无机填充粒子,采用共混法制备了一系列的PEBA2533/4A混合基质膜(MMMs),考察了4A分子筛含量和膜的厚度对膜结构及性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)等技术手段对所制备的膜进行表征。并将所制备的分离膜用于乙烯/丙烯混合物的分离,具体内容如下:1.温度和压强对分离性能的影响。考察了温度(20℃~-35℃)和压强(0.2 MPa~0.4 MPa)对纯的PEBA2533膜和4A分子筛含量为3wt%的混合基质膜的分离性能的影响。两种膜的分离性能对压强的变化呈现出相似规律:分离因子随压强的降低而升高,渗透系数随压强的降低而降低;随温度变化的规律有所差异:纯的PEBA2533膜,分离因子随温度的降低而提高,渗透系数随温度的降低而减小,而混合基质膜的渗透系数随温度的降低而降低,在-15℃降至最低,继续降温渗透系数增大,在-35℃达到最高。混合基质膜的分离性能优于纯的PEBA2533膜,在分离效果最优的条件下,温度和压强分别为-35℃和0.2MPa,此时混合基质膜的分离因子α丙烯/乙烯=5.15,渗透系数:PC2H4=1829 Barrer,PC3H6=9410 Barrer。2.4A分子筛含量对膜微结构及分离性能的影响。在4A分子筛含量较低(0wt%~15wt%)的PEBA2533/4A混合基质膜中,4A分子筛被有机质包裹的情况较好,分子筛在有机相中分散性较好;其含量较高时(25wt%~35wt%),部分分子筛裸露在有机基质的表面,分子筛被PEBA2533基质的包覆效果较差;在0.2MPa,-35℃条件下4A分子筛含量3wt%的混合基质膜在所制备的膜材料中分离性能最好。3.混合基质膜厚度对膜的微结构及分离性能的影响。制备了不同厚度4A含量分别为15wt%和25wt%的混合基质膜。增加膜的厚度可以提高分子筛被有机质的包覆程度;其中4A分子筛含量为25wt%的混合基质膜在厚度增加到190μm时,分离性能改善不再明显。不同厚度的膜材料中,厚度为110μm时,分离效果最优,在0.2MPa,-35℃条件下,分离因子为α丙烯/乙烯=6.05,透气量分别为:JC2H4=9 GPU,JC3H6=54 GPU。4.混合气体的组成对分离性能的影响。在-35℃,0.2MPa时利用厚度为110μm,4A含量25wt%的混合基质膜,随着丙烯浓度(摩尔分数)从10%增加到90%,分离因子从1.62增加19.3,丙烯渗透系数从1960 Barrer增加到12043 Barrer。随着丙烯浓度的增加,分离因子和渗透系数均逐渐增大。
【关键词】：4A分子筛 PEBA2533 混合基质膜 丙烯/乙烯分离 膜分离
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 符号说明10-11
• 第一章 文献综述11-39
• 1.1 低碳烯烃分离的意义及现有分离技术11-12
• 1.2 膜分离技术简介12-19
• 1.2.1 膜的定义12-13
• 1.2.2 膜的分类和特性13-17
• 1.2.3 膜分离过程概述17-18
• 1.2.4 膜分离技术发展简史18-19
• 1.3 气体分离膜19-36
• 1.3.2 气体分离膜传质机理21-27
• 1.3.3 气体分离膜分类27-31
• 1.3.4 用于气体分离的混合基质膜（MMMs）31-36
• 1.4 本课题的研究意义和内容36-39
• 1.4.1 本课题的研究意义36-37
• 1.4.2 本课题的研究内容37-39
• 第二章 实验部分39-45
• 2.1 实验药品及仪器39-40
• 2.1.1 实验药品39
• 2.1.2 实验仪器39-40
• 2.1.3 实验气体40
• 2.2 PEBA2533/4A混合基质膜的制备方法40
• 2.3 表征方法40-41
• 2.4 气体分离性能测试41-45
• 2.4.1 分离性能测试装置41-42
• 2.4.2 分离操作流程42-45
• 第三章 PEBA2533/4A混合基质膜的制备及表征45-53
• 3.1 PEBA2533/4A分子筛混合基质膜的制备46-47
• 3.2 PEBA2533/4A混合基质膜的表征47-50
• 3.2.1 SEM表征47-49
• 3.2.2 红外光谱分析（FT-IR）49-50
• 3.2.3 热失重分析（TGA）50
• 3.3 本章小结50-53
• 第四章 PEBA2533/4A混合基质膜微结构的调控及分离性能研究53-69
• 4.1 温度和压强对分离性能的影响53-59
• 4.1.1 温度和压强对分离因子的影响54-57
• 4.1.2 温度和压强对渗透系数的影响57-59
• 4.2 4A分子筛含量对分离性能的影响59-61
• 4.3 混合基质膜厚度对分离性能的影响61-65
• 4.3.1 不同厚度混合基质膜的SEM表征61-63
• 4.3.2 混合基质膜厚度对分离性能的影响63-65
• 4.4 混合气体组成对分离性能的影响65-66
• 4.5 本章小结66-69
• 第五章 结论与建议69-71
• 5.1 结论69-70
• 5.2 建议70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文79

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 彭维明,张文秀;分离器中内部流场对分离性能的影响[J];石油学报;2001年06期

2 姚恕;郑连英;刘茉娥;;几种膜对含苯废气分离性能的研究[J];科技通报;1988年01期

3 王寿亭,王补森,何炳林;弱碱阴离子交换树脂对酸性氨基酸分离性能的研究[J];离子交换与吸附;1990年06期

4 张宏选,王三保;提高离心力卸料离心机分离性能的探讨[J];中国化工装备;2000年02期

5 李琳;活性非均匀分布对促进传递膜器分离性能的影响[J];膜科学与技术;1997年02期

6 何启贤;刘久清;颜果春;杨秋菊;蒋彬;;纳滤膜结构特征对纳滤过程分离性能的影响[J];工业水处理;2010年07期

7 关莉莉,段连运,谢有畅;几种二价阳离子的交换对13X分子筛氮氩分离性能的影响[J];无机化学学报;2004年11期

8 卢珂;吴兆亮;侯凯湖;赵艳丽;刘亚君;杜晓丹;;泡沫相塔壁对泡沫分离牛血清蛋白分离性能的影响[J];化工学报;2012年06期

9 石海平,陈小鹏,童张法;催化精馏填料分离性能研究[J];广西民族学院学报(自然科学版);1997年02期

10 方军,黄继才,郭群晖,贾德民,大矢晴彦;聚丙烯酸/聚砜交联复合膜的反渗透分离性能的研究Ⅰ.膜的制备及其对多种有机物水溶液的分离性能[J];高分子材料科学与工程;2001年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王志;杨东晓;张晨昕;王纪孝;王世昌;;分离二氧化碳膜过程技术经济分析[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（下）[C];2009年

2 蔡邦肖;楼民;;高分离性能聚丙烯酸膜制备工艺的初步研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年

3 张妍;彭福兵;李椺;刘家祺;;中空纤维复合膜回收氢气分离性能的研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年

4 武春瑞;张守海;杨法杰;颜春;蹇锡高;;耐高温复合膜的表层结构与分离性能的关系[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年

5 付慧坛;孙宏;霍东霞;王红英;;PNIPAAm 接枝膜的温敏分离性能研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2007年

6 孙红波;杨扬;钱锦文;安全福;;PHPVAc在溶液中的链形态,膜的聚集态及其PVAP分离性能的研究[A];第四届全国高聚物分子表征学术讨论会论文集[C];2004年

7 张艳萍;张宇峰;张岩;郭豪;;中空纤维纳滤膜的分离性能研究[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年

8 伊春海;张莉莉;王志;王纪孝;王世昌;;含PVAm的共混固定载体复合膜CO_2/CH_4分离性能研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年

9 尹晓燕;李忠芳;金磊;王素文;;高CO_2分离性能的支撑体T型沸石/炭复合膜的制备[A];中国硅酸盐学会固态离子学分会理事会暨第一届固态离子学青年学术交流会文集[C];2011年

10 孙昌梅;曲荣君;成国祥;;Cu(Ⅱ)模板三乙烯四胺化交联聚苯乙烯大孔树脂的合成及对Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)的分离性能[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 刘W，

本文编号：363666