气体分离炭膜的可控制备及功能化改性研究

发布时间：2023-06-03 21:26

　　随着工业发展和科技进步,气体分离技术受到学术界和工业上的广泛关注。传统的气体分离技术(如深冷分离、变压吸附等)常受制于能耗高、操作复杂且投资成本大等缺点。膜分离技术,由于具有低能耗、操作简单以及投资成本低的优势而备受关注,并已在空气分离、二氧化碳脱除、能源气体回收与净化方面表现出巨大发展潜力。作为一种优异的气体分离膜材料,炭分子筛膜因具有比传统有机聚合物膜无法比拟的耐高温、耐酸碱、通量大、稳定性高的优点,尤其引人注目。但是炭分子筛膜在应用过程中常受到渗透性和选择性之间的平衡限制,因而限制了工业推广应用。为此,迫切需要开发更适宜的炭分子筛膜制备工艺技术,优化微结构和特定功能性,从而提高对特定气体的识别与分离性。鉴于此,本文尝试了三种高活性和磁功能化的掺杂剂,对前驱体改性处理,制备了高性能杂化炭膜,为丰富炭膜制备理论和未来应用提供重要依据。首先,以6FPBA-CBDA型聚酰亚胺和PIS型聚酰亚胺为前驱体膜材料,酸纯化凹凸棒土、磁改性凹凸棒土和磁性二氧化硅微球为掺杂剂,成功制备杂化炭膜。采用红外光谱、扫描电镜、透射电镜、能谱分析、热失重分析、差示量热扫描、VSM震荡磁力分析、X射线衍射等表征...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
    1.1 膜分离技术
    1.2 膜分类及应用
    1.3 炭膜
        1.3.1 炭膜特性及分类
        1.3.2 炭膜的分离机理
    1.4 炭膜的制备
        1.4.1 前驱体选择
        1.4.2 成膜方法
        1.4.3 改性处理
    1.5 课题的提出和意义
第2章 实验部分
    2.1 药品试剂与仪器
        2.1.1 实验药品与试剂
        2.1.2 实验仪器与设备
    2.2 炭膜的制备
        2.2.1 炭膜支撑体的制备
        2.2.2 酸改性凹凸棒土-6FPBA-CBDA型聚酰亚胺杂化炭膜的制备
        2.2.3 磁性二氧化硅-PIS型聚酰亚胺基杂化炭膜的制备
        2.2.4 磁性二氧化硅-6FPBA-CBDA型聚酰亚胺基杂化炭膜的制备
        2.2.5 磁性凹凸棒土-6FPBA-CBDA型聚酰亚胺基杂化炭膜的制备
    2.3 表征方法
        2.3.1 微观形貌分析
        2.3.2 表面官能团以及化学结构分析
        2.3.3 X射线衍射
        2.3.4 热稳定性分析
        2.3.5 样品磁性能分析
        2.3.6 元素分析
    2.4 气体分离性能测试
第3章 酸改性凹凸棒土杂化炭膜的制备
    3.1 炭膜的表征
        3.1.1 热稳定性分析
        3.1.2 表面官能团分析
        3.1.3 表面微观结构分析
        3.1.4 元素含量分析
        3.1.5 微观结构分析
    3.2 杂化炭膜的气体分离性能
        3.2.1 酸改性凹凸棒土含量的影响
        3.2.2 渗透压力的影响
        3.2.3 渗透温度的影响
    3.3 分离性能综合评价
    3.4 本章小结
第4章 磁性二氧化硅杂化炭膜的制备
    4.1 结构与性能表征
        4.1.1 掺杂剂磁性能分析
        4.1.2 表面官能团演变
        4.1.3 前驱体膜的热稳定性
        4.1.4 微观形貌分析
        4.1.5 微观结构分析
    4.2 杂化炭膜的气体分离性能
        4.2.1 磁性二氧化硅含量的影响
        4.2.2 渗透压力的影响
        4.2.3 渗透温度的影响
    4.3 本章小结
第5章 磁性凹凸棒土杂化炭膜的制备
    5.1 结构与性能表征
        5.1.1 掺杂剂磁性能分析
        5.1.2 表面官能团演变
        5.1.3 热稳定性分析
        5.1.4 表面微观结构分析
        5.1.5 微观结构分析
    5.2 杂化炭膜的气体分离性能
        5.2.1 磁性凹凸棒土含量的影响
        5.2.2 渗透压力的影响
        5.2.3 渗透温度的影响
    5.3 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3830072