ZIF-8改性聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺复合膜的制备及其气体分离性能研究
发布时间：2023-03-04 06:57
CO2的捕获分离是一项可持续发展建设工程,对人类环境建设具有重要意义。膜分离技术主要利用膜的分离效应实现气液体的分离,能实现环保和经济的双重效应。由于沸石咪唑化合物(ZIFs)ZIF-8具有很大的比表面积和孔隙率,并对CO2具有很强的吸附能力,且比传统金属有机骨架化合物(MOFs)具有更好的水热稳定性,本文将探究PDMS/PEI复合膜和ZIF材料的共混条件,在此基础上提高分离膜的渗透性能和分离性能。鉴于文献中方法的ZIF-8合成产量较低,本文前两部分先对ZIF-8的合成方法进行改进,得到比文献中方法产量扩大三倍的合成方法,该方法以300ml氨水和10ml甲醇为溶剂,2-甲基咪唑和Zn(OH)2的原料比为4：1,搅拌时间为72h。对按此方法所合成的ZIF-8进行表征,结果表明：在玻璃等亲水性容器中合成的ZIF-8晶体更为规整,颗粒大小更为均匀。通过在铸膜液中添加制备的ZIF-8晶体,制备出改性的PDMS/PEI复合膜。考察了ZIF-8的填充量、原料气压力及不同条件制备的ZIF-8对改性膜性能的影响。结果表明：在相同的温度和压力下,增加ZIF材料填充量,气体的分离系数呈现出先增长后下降的趋...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 文献综述
1.1 气体膜分离技术发展概况
1.1.1 气体膜分离CO2的发展
1.1.2 气体膜分离的原理
1.1.3 气体膜分离CO2的工艺流程
1.1.4 气体膜分离的材料
1.2 沸石咪唑酯骨架结构(ZIFs)材料简介
1.2.1 MOFs简介
1.2.2 ZIFs材料的简介
1.2.3 ZIFs材料的结构
1.2.4 ZIFs的发展现状
1.2.5 ZIFs的性能及应用
1.3 沸石咪唑骨架材料(ZIFs)的制备方法
1.3.1 溶剂热合成法
1.3.2 搅拌法
1.3.3 微波辅助法
1.3.4 超声波法
1.3.5 离子热法
1.4 聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其改性
1.4.1 聚二甲基硅氧烷(PDMS)
1.4.2 聚合物膜的改性
1.5 本论文工作的提出
第二章 ZIF-8晶体的合成及表征
2.1 引言
2.2 ZIF-8晶体的合成
2.2.1 实验原料及设备
2.2.2 表征方法
2.3 ZIF-8晶体的合成方法
2.3.1 以DMF为溶剂制备ZIF-8
2.3.2 以氨水为溶剂制备ZIF-8
2.3.3 以甲醇为溶剂制备ZIF-8
2.4 不同方法制备ZIF-8晶体的表征结果
2.4.1 扫描电镜SEM图
2.4.2 XRD分析
2.5 氮吸附分析
2.6 本章小结
第三章 扩大ZIF-8晶体产量的合成条件研究
3.1 实验方案
3.2 混合顺序的影响
3.3 搅拌时间的影响
3.4 原料摩尔比的影响
3.5 扫描电镜结果
3.6 本章小结
第四章 填充ZIF-8的PDMS/PEI复合膜气体分离性能研究
4.1 ZIF-8晶体填充PDMS/PEI复合膜的制备以及分离性能测试
4.1.1 实验原料及设备
4.1.2 ZIF-8晶体填充PDMS/PEI复合膜的制备
4.1.3 膜性能评价
4.1.4 填充膜的气体渗透实验
4.2 ZIF-8(NH3OH-NEW)填充量对PDMS/PEI膜的渗透分离性测定
4.2.1 不同填充量ZIF-8(NH3OH-NEW)填充PDMS/PEI膜的制备
4.2.2 膜的CO2渗透性及CO2/N2分离性能分析
4.2.3 其他气体对膜分离性的影响
4.3 填充ZIF-8 PDMS/PEI复合膜的渗透分离性随压力变化测定
4.3.1 探究不同压力对复合膜的渗透分离性的方案
4.3.2 膜的CO2渗透性及CO2/N2分离性分析
4.3.3 其他气体下压力对膜分离性的影响
4.4 不同方法制备ZIF-8对PDMS/PEI复合膜渗透分离性影响测定
4.4.1 不同方法制备ZIF-8填充PDMS/PEI膜的制备
4.4.2 膜的CO2渗透性及CO2/N2分离性分析
4.5 本章小结
第五章 结论和建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
本文编号：3753925
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 文献综述
1.1 气体膜分离技术发展概况
1.1.1 气体膜分离CO2的发展
1.1.2 气体膜分离的原理
1.1.3 气体膜分离CO2的工艺流程
1.1.4 气体膜分离的材料
1.2 沸石咪唑酯骨架结构(ZIFs)材料简介
1.2.1 MOFs简介
1.2.2 ZIFs材料的简介
1.2.3 ZIFs材料的结构
1.2.4 ZIFs的发展现状
1.2.5 ZIFs的性能及应用
1.3 沸石咪唑骨架材料(ZIFs)的制备方法
1.3.1 溶剂热合成法
1.3.2 搅拌法
1.3.3 微波辅助法
1.3.4 超声波法
1.3.5 离子热法
1.4 聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其改性
1.4.1 聚二甲基硅氧烷(PDMS)
1.4.2 聚合物膜的改性
1.5 本论文工作的提出
第二章 ZIF-8晶体的合成及表征
2.1 引言
2.2 ZIF-8晶体的合成
2.2.1 实验原料及设备
2.2.2 表征方法
2.3 ZIF-8晶体的合成方法
2.3.1 以DMF为溶剂制备ZIF-8
2.3.2 以氨水为溶剂制备ZIF-8
2.3.3 以甲醇为溶剂制备ZIF-8
2.4 不同方法制备ZIF-8晶体的表征结果
2.4.1 扫描电镜SEM图
2.4.2 XRD分析
2.5 氮吸附分析
2.6 本章小结
第三章 扩大ZIF-8晶体产量的合成条件研究
3.1 实验方案
3.2 混合顺序的影响
3.3 搅拌时间的影响
3.4 原料摩尔比的影响
3.5 扫描电镜结果
3.6 本章小结
第四章 填充ZIF-8的PDMS/PEI复合膜气体分离性能研究
4.1 ZIF-8晶体填充PDMS/PEI复合膜的制备以及分离性能测试
4.1.1 实验原料及设备
4.1.2 ZIF-8晶体填充PDMS/PEI复合膜的制备
4.1.3 膜性能评价
4.1.4 填充膜的气体渗透实验
4.2 ZIF-8(NH3OH-NEW)填充量对PDMS/PEI膜的渗透分离性测定
4.2.1 不同填充量ZIF-8(NH3OH-NEW)填充PDMS/PEI膜的制备
4.2.2 膜的CO2渗透性及CO2/N2分离性能分析
4.2.3 其他气体对膜分离性的影响
4.3 填充ZIF-8 PDMS/PEI复合膜的渗透分离性随压力变化测定
4.3.1 探究不同压力对复合膜的渗透分离性的方案
4.3.2 膜的CO2渗透性及CO2/N2分离性分析
4.3.3 其他气体下压力对膜分离性的影响
4.4 不同方法制备ZIF-8对PDMS/PEI复合膜渗透分离性影响测定
4.4.1 不同方法制备ZIF-8填充PDMS/PEI膜的制备
4.4.2 膜的CO2渗透性及CO2/N2分离性分析
4.5 本章小结
第五章 结论和建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
本文编号：3753925
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