聚醚醚酮改性膜的制備及CO2分離性能研究.pdf

1、CO2是引起全球氣候變暖的主要溫室氣體之一，同時也是一種重要的“潛在碳資源”，因此 CO2的分離與純化受到廣泛關(guān)注。相比于傳統(tǒng)的 CO2分離方法，膜分離技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢而受到青睞。本文以聚芳醚酮類材料聚醚醚酮（PEEK）為基礎(chǔ)材料，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行一系列的改性，制備不同的聚合物膜并用于 CO2/CH4混合氣體的分離。具體研究內(nèi)容如下：
　　采用后磺化法，使用濃硫酸作磺化劑對聚醚醚酮（PEEK）進(jìn)行磺化改性制備一系列具有不同磺化度的

2、磺化聚醚醚酮（SPEEK），SPEEK是一種具有高吸水性和溶脹行為的聚合物電解質(zhì)高分子。通過流延法制備 SPEEK膜并對 CO2/CH4體系進(jìn)行分離?？疾炝?SPEEK膜的磺化度、原料氣壓力及操作溫度對膜的物理化學(xué)性質(zhì)及分離性能的影響。結(jié)果表明，磺化度的提高增加了膜內(nèi)的含水量，使得氣體分離性能提高。綜合考慮膜的分離性能及機械強度，實驗選取磺化度為65％的 SPEEK膜為基膜進(jìn)行下步的實驗，SPEEK-65膜的 CO2滲透系數(shù)為25.4

3、Barrer，CO2/CH4選擇性為37.0。
　　將三種磷酸鹽 NaH2PO4、Na2HPO4、Na3PO4分別加入到 SPEEK中制備聚合物膜，并對 CO2/CH4體系進(jìn)行分離?？疾炝藫诫s鹽的酸堿性、鹽的含量及不同操作條件（溫度、壓力）對膜的物理化學(xué)性質(zhì)及分離性能的影響。結(jié)果表明，摻雜磷酸鹽膜的氣體分離性能要優(yōu)于純 SPEEK膜的氣體分離性能；同時，摻雜相同含量不同磷酸鹽類型的三種膜的氣體分離性能大小為：SPEEK/Na3PO

4、4>SPEEK/Na2HPO4> SPEEK/NaH2PO4。鹽的摻雜及鹽的堿性的增強都有利于促進(jìn) CO2在膜中的傳遞。SPEEK/Na3PO4-10膜的 CO2滲透系數(shù)為62.0 Barrer，CO2/CH4選擇性為61.0。
　　制備了 SPEEK/LS膜并用于 CO2/CH4體系的分離。其中，氫氧化鈉與賴氨酸按摩爾比為1:1制備賴氨酸鈉。實驗考察了賴氨酸鈉的添加量及不同操作條件（溫度、壓力）對膜的物理化學(xué)性質(zhì)及分離性能的影響