利用多巴胺粘合特性調(diào)控膜內(nèi)多級結(jié)構(gòu)和多重作用的研究.pdf

1、開發(fā)高效率、低能耗的CO2捕集技術(shù)是實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排和能源氣體凈化的共性關(guān)鍵問題。膜技術(shù)是最具發(fā)展前景的CO2捕集技術(shù)之一，開發(fā)高滲透性高選擇性CO2分離膜材料則是膜技術(shù)用于CO2捕集的重要需求。為提高有機(jī)-無機(jī)雜化氣體分離膜的分離性能，利用多巴胺的氧化聚合以及表面改性的特性，制備出三種基于多巴胺的氣體分離雜化膜。
　　利用多巴胺（DA）在弱堿性水溶液中自聚交聯(lián)的特性，其中的兒茶酚基團(tuán)和氨基基團(tuán)與聚乙烯醇（PVA）中的羥基（—OH

2、）形成氫鍵作用，實(shí)現(xiàn)了DA對PVA的物理交聯(lián)，將DA-PVA鑄膜液旋涂于PES基膜上制備了DA-PVA/PES納米雜化水凝膠氣體分離復(fù)合膜?？疾炝薉A濃度和自聚時間對PVA基質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)的影響，包括親水性、水含量、熱穩(wěn)定性及自由體積分?jǐn)?shù)等；研究了加濕狀態(tài)下膜對CO2/CH4混合體系的分離性能。其中，DA-PVA(B3)/PES膜的分離性能最優(yōu)，其CO2/CH4選擇性達(dá)到43.2，為純膜的143.85％。綜合DA-PVA/PES膜的表征

3、結(jié)果和分離性能，提出了CO2和CH4膜內(nèi)的傳質(zhì)模型。
　　利用聚多巴胺（PDA）粒子上活性兒茶酚基團(tuán)對胺基（—NH2）封端小分子的固定作用，以四乙烯五胺（TEPA）作為CO2促進(jìn)傳遞固定載體，將TEPA通過共價鍵固定在PDA顆粒上，制備出PDA/TEPA顆粒，并將其填充至聚氧乙烯基高分子Pebax MH1657中制備了Pebax-PDA/TEPA氣體分離雜化膜。通過元素分析，計(jì)算得到PDA/TEPA顆粒中TEPA的負(fù)載量為11.8

4、6 wt%。SEM照片顯示PDA/TEPA粒子粒徑均勻，為180~220 nm。探索了Pebax-PDA/TEPA雜化膜加濕狀態(tài)下對CO2/CH4混合體系的分離性能。Pebax-PDA/TEPA(5)膜取得了最優(yōu)的分離性能，CO2/CH4選擇性為27.53，為純膜的148.49%。
　　利用PDA對金屬離子的螯合作用以及對金屬離子的無電鍍沉積能力，以螯合固定在聚多巴胺球（~80 nm）上的Ag+離子作為CO2促進(jìn)傳遞固定載體，多巴

5、胺還原的金屬Ag顆粒（~20 nm）作為膜結(jié)構(gòu)調(diào)控介質(zhì)，制備出了―兩面神‖顆粒（Janus particle），并將其填充至Pebax MH1657中制備Pebax-Janus氣體分離雜化膜。Pebax-Janus雜化膜氣體分離性能出現(xiàn)了反tradeoff效應(yīng)，即CO2通量和CO2/CH4選擇性同時提高。Pebax-Janus雜化膜在純氣體系中所取的最佳分離性能為CO2通量150 Barrer、CO2\CH4選擇性26.3以及CO2\N