用于CO2分離的改性海藻酸鈉復(fù)合膜制備及性能研究.pdf

1、固定載體膜是有很大發(fā)展前途的CO2分離膜。用于CO2氣體分離的促進(jìn)傳遞載體有吡啶基、氨基、羧酸根等。以羧酸根為載體的固定載體膜具有抗氧化性，在煙道氣分離場合有巨大的應(yīng)用前景。本文在以羧酸根為載體的固定載體膜開發(fā)方面進(jìn)行了一些探索，使用便宜易得的天然高分子材料海藻酸鈉（NaAlg）為基本膜材料，并對其進(jìn)行物理或化學(xué)改性，以達(dá)到提高固定載體膜CO2滲透速率的目的。
　　以聚砜（PS）超濾膜為基膜，利用小分子量含羧酸根的酒石酸鈉（ST）

2、與NaAlg共混涂膜，制備了NaAlg-ST/PS固定載體復(fù)合膜。紅外光譜結(jié)果顯示，ST與NaAlg之間形成氫鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而且引入羧酸根使載體含量增加。以CO2（15vol％）/N2（85vol%）混合氣作為測試氣體考察NaAlg-ST/PS復(fù)合膜的分離性能。測試結(jié)果表明，利用ST改性NaAlg可以有效地提高膜的分離性能，而且涂膜液中存在最佳交聯(lián)劑濃度使NaAlg-ST/PS復(fù)合膜獲得最大CO2滲透速率。通過考察NaAlg-ST膜的耐受

3、性，證實了以羧酸根為載體的膜具有良好的抗氧化性和SO2耐受性。另外，根據(jù)具有最大CO2滲透速率的NaAlg-ST/PS復(fù)合膜的CO2/N2分離性能測試結(jié)果，對二級膜過程進(jìn)行了計算，結(jié)果表明NaAlg-ST/PS復(fù)合膜的二級過程成本可以與傳統(tǒng)的胺吸收法競爭。
　　為了提高NaAlg膜的氣體滲透速率，對NaAlg中的羥基進(jìn)行硅烷化反應(yīng)，引入三甲基硅烷（TMS）基團(tuán)制備硅烷化海藻酸鈉（SNaAlg）。通過改變反應(yīng)物摩爾比制備了具有不同T

4、MS含量的SNaAlg。利用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）儀、核磁共振（NMR）儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）儀對SNaAlg進(jìn)行表征并根據(jù)測得的元素Si含量計算了SNaAlg中的TMS含量。以SNaAlg作為分離層制備SNaAlg/PS復(fù)合膜。SNaAlg/PS復(fù)合膜的CO2（15vol%）/N2（85vol%）分離性能測試結(jié)果表明，TMS基團(tuán)的引入可以提高氣體滲透速率。然而，隨著TMS基團(tuán)含量增多，膜會出現(xiàn)塑化現(xiàn)象，嚴(yán)重影