界面聚合法制備分離CO-,2-固定載體復(fù)合膜.pdf

1、分離與回收CO2是21世紀(jì)最為重要的涉及能源、資源和環(huán)境的課題之一。分離CO2的固定載體膜尚屬新的研究領(lǐng)域，其膜材料的開發(fā)和制膜工藝的改善是亟待解決的問題。本文探索了用界面聚合法制備分離CO2固定載體復(fù)合膜。 本研究以水相-油相法界面聚合研制成功五種CO2固定載體復(fù)合膜。這五種復(fù)合膜分別以二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、四乙烯五胺(TEPA)、多乙烯多胺(PEPA)和聚乙烯亞胺(PEI)為水相單體或預(yù)聚物，均苯三

2、甲酰氯(TMC)為油相單體，聚砜(PS)或聚醚砜(PES)超濾膜為基膜。利用多種測試手段分析了所制膜的結(jié)構(gòu)?？疾炝四O2/CH4和CO2/N2體系的透過分離性能。系統(tǒng)研究了各種條件對膜結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，五種復(fù)合膜均含有大量胺基，表面粗糙致密，具有超薄分離層且分離層與支撐層具有互嵌結(jié)構(gòu)。對TETA單體，適宜的制膜條件是：PS為基膜，65～70℃下熱處理10～15min；2～2.8wt％TETA濃度，0.2～1.2wt％T

3、MC濃度，2～10min TETA浸泡時間，3～4min界面聚合時間，添加濃度不小于0.4wt％的酸吸收劑(NaOH、Na2CO3或TEA)。隨著胺單體鏈長的增加，DETA-TMC、TETA-TMC、TEPA-TMC和PEPA-TMC復(fù)合膜透氣性依次增大，分離因子依次減小。一般地，隨著進(jìn)料壓力的升高或進(jìn)料溫度的降低，CH4(N2)滲透速率升高，CO2滲透速率和CO2/CH4(CO2/N2)分離因子降低。 五種復(fù)合膜的透過選擇性和

4、耐壓能力綜合指標(biāo)明顯高于文獻(xiàn)報道的其它固定載體膜。如，進(jìn)料溫度30℃，進(jìn)料壓力1.1atm時，對混合氣體CO2/CH4(體積比10/90)，DETA-TMC/PS、TETA-TMC/PS、TEPA-TMC/PS和PEPA-TMC/PS復(fù)合膜的CO2滲透速率分別可達(dá)5.85×10-6、1.47×10-5、2.38×10-5和3.18×10-5cm3(STP)cm-2s-1cmHg-1,相應(yīng)的CO2/CH4分離因子為124、96、76和64

5、。同樣的復(fù)合膜，進(jìn)料壓力分別為10.6atm、10.4atm、10.2atm和9.9atm時，其CO2滲透速率分別可達(dá)4.86×10-6、9.20×10-6、1.34×10-5和1.65×10-5cm3(STP)cm-2s-1cmHg-1，相應(yīng)的CO2/CH4分離因子為56、42、35和31。膜對CO2/N2(體積比20/80)的透過選擇性更好。對PEI-TMC/PS復(fù)合膜，進(jìn)料壓力為1.1atm時，CO2滲透速率可達(dá)3.13× 10-