分子自組裝制備二氧化碳?xì)怏w分離膜.pdf

1、CO2是造成全球變暖的一種主要溫室氣體，且會降低沼氣、天然氣等燃?xì)獾娜紵担g運(yùn)輸管道等。因此，分離和回收CO2氣體對環(huán)境和能源都具有非常重要的意義。目前商業(yè)化的CO2氣體分離方法中，膜分離法因其設(shè)備簡單、高效靈活、易于操作、投資低等優(yōu)點而得到越來越多的關(guān)注。制備氣體分離膜的方法有很多，但是用一種綠色、簡單、高效的方法制備CO2氣體分離膜，仍具有很大的挑戰(zhàn)。
　　本文采用靜電自組裝的方法制備兼具高滲透性和高選擇性的CO2促進(jìn)傳遞

2、膜，選用低濃度的聚乙烯亞胺(PEI)水溶液作為自組裝溶液，商業(yè)化的聚酰胺(PA)反滲透膜為底膜。文中對影響自組裝膜性能的因素，包括膜的干濕態(tài)、自組裝方式、PA底膜、自組裝層數(shù)、自組裝時間、進(jìn)料壓力、各種自組裝條件等進(jìn)行了研究，并對膜進(jìn)行了場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)、接觸角等的表征。為了使這種制備方法更具有實用性，由對膜片的自組裝，擴(kuò)大到對膜組件的自組裝。
　　(1)

3、在PEI水溶液濃度50mg/L，pH值8.0，動態(tài)自組裝，自組裝泵壓0.6MPa，操作溫度25℃，自組裝時間1h條件下，制得的膜具有較高的氣體滲透速率和選擇性。PEI分子在底膜上的吸附，只需有幾十秒就能達(dá)到吸附平衡，且單層自組裝比多層自組裝更具有優(yōu)勢。
　　(2)CO2透過自組裝膜的傳遞是聚合物鏈間增加的自由體積和PEI分子（和H2O分子）的促進(jìn)傳遞兩方面因素共同作用的結(jié)果，而N2的傳遞僅僅只是溶解-擴(kuò)散的結(jié)果。
　　(3)

4、SEM、XPS以及接觸角分析結(jié)果均可以證明膜表面沉積有PEI分子，但是由于自組裝的PEI溶液濃度極低，且為單層自組裝，膜表面PEI分子數(shù)量很少，因此SEM斷面圖和FT-IR表征均得不到關(guān)于組裝的有用信息。
　　(4)將靜電自組裝的制膜方法，從面積為25cm2的膜片放大到0.5m2和1.3m2的卷式膜組件，得到的膜組件仍具有較高的氣體分離性能，并且將組件烘干后浸潤，組件氣體分離性能基本保持不變，說明這種制備方法易于放大，所得膜性能穩(wěn)