柔性PDMS復(fù)合膜的制備及其C3-N2體系分離性能研究.pdf

1、輕烴是眾多工業(yè)過程所需的原材料，價(jià)格較昂貴，會通過光化學(xué)污染對環(huán)境造成危害，同時(shí)在管道運(yùn)輸中易形成液滴，存在安全隱患，因此對于輕烴的回收具備重大意義。膜分離技術(shù)作為一種新興技術(shù)，是回收輕烴的重要途徑。硅橡膠膜是一種典型的溶解性占據(jù)主導(dǎo)地位的膜材料，優(yōu)先透過大分子烴類，適用于輕烴回收，研究開發(fā)新型結(jié)構(gòu)硅橡膠膜對推動輕烴氣體的回收利用具有重要作用。
　　本論文以柔性鋼網(wǎng)為支撐體采用浸漬法制備具有內(nèi)嵌柔性結(jié)構(gòu)的PDMS復(fù)合膜，主要探討了

2、原料與支撐體、制膜工藝及測試條件對復(fù)合膜結(jié)構(gòu)及C3氣體/N2體系氣體滲透性能的影響。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、紅外光譜(ATR-FTIR)、X射線衍射(XRD)、熱重(TG)等表征手段分析PDMS復(fù)合膜的微觀形貌、微觀結(jié)構(gòu)以及熱穩(wěn)定性。
　　與PDMS均質(zhì)膜相比，在保持較高選擇性的前提下，內(nèi)嵌柔性PDMS復(fù)合膜不僅具有很高的氣體滲透通量，同時(shí)表現(xiàn)出具有良好的柔韌可彎曲性能和機(jī)械強(qiáng)度。鋼網(wǎng)的尺度及結(jié)構(gòu)對所制備的柔性復(fù)合膜其氣體滲

3、透性能有較大的影響，結(jié)構(gòu)疏松鋼網(wǎng)制備的復(fù)合膜氣體滲透速率較高。
　　PDMS的制備工藝如單體和交聯(lián)劑的配比、固化反應(yīng)時(shí)間、鑄膜液濃度及浸漬時(shí)間對復(fù)合膜的氣體分離性能影響較大。在最優(yōu)制備條件下，所制備的復(fù)合膜對N2、C3H8、C3H6氣體的滲透速率分別為8 GPU、106 GPU、178 GPU(1 GPU=10-6cm3(STP) cm-2 s-1cm-1 Hg-1)，C3H8/N2和C3H6/N2的選擇性分別為12和21。

4、>　　PDMS均質(zhì)膜經(jīng)低溫?zé)崽幚砗蟪尸F(xiàn)一定的收縮及重量損失，而PDMS復(fù)合膜由于存在支撐體鋼網(wǎng)的束縛，使其保持一定的穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度，仍然具備較優(yōu)異的氣體滲透通量及選擇性，這表明PDMS復(fù)合膜具備耐熱性。
　　測試條件對PDMS復(fù)合膜氣體滲透性能有較大影響。混合氣中C3組分含量越高，C3氣體滲透通量越大;降低溫度有利于C3氣體的溶解，提高壓力有利于C3氣體溶脹PDMS基質(zhì)，使其溶解系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)均增加。低溫高壓有利于C3/N2的分