離子液體支撐液膜的制備及CO2分離性能研究.pdf

1、溫室效應(yīng)所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日漸顯著，CO2捕集與封存技術(shù)只針對(duì)占總排放量50％的集中固定的點(diǎn)CO2排放源，大氣CO2捕集技術(shù)則針對(duì)占總量另50%的分散移動(dòng)的非點(diǎn)源，是一新興的降低溫室效應(yīng)方法，但待處理的大氣CO2濃度極低，已廣泛研究的堿液吸收法能耗高、成本高、腐蝕設(shè)備且影響環(huán)境。離子液體支撐液膜(SILM)是結(jié)合膜技術(shù)與離子液體雙重優(yōu)點(diǎn)的新型綠色分離技術(shù)，支撐膜結(jié)構(gòu)對(duì)SILM的穩(wěn)定性和氣體分離性影響很大。本文采用兩種支撐膜制備SILM，研

2、究膜性能并嘗試進(jìn)行大氣CO2捕集研究。主要包括以下內(nèi)容：
　　 結(jié)合多種表征手段，研究了不同支撐膜結(jié)構(gòu)對(duì)SILM的制備及膜性能的影響。結(jié)果表明：(1)支撐膜固定IL存在飽和值，且對(duì)稱PVDF膜固定能力較強(qiáng)；(2)制備SILM時(shí)膜的透明度不斷增高，且不對(duì)稱膜在制備前后透明度差異較對(duì)稱膜??；(3)氣體依靠正常擴(kuò)散和努森擴(kuò)散共同作用通過(guò)支撐膜，依靠溶解擴(kuò)散機(jī)理通過(guò)SILM;(4)不對(duì)稱SILM穩(wěn)定性及機(jī)械性能較優(yōu)，在0.6MPa壓差下

3、仍非常穩(wěn)定，而對(duì)稱SILM的最高操作壓差僅為0.25MPa。
　　 測(cè)定兩種SILM對(duì)一元、二元?dú)怏w的分離性能，并嘗試分離低濃度CO2氣體．結(jié)果表明：(1)QCO2＞QAir＞QN2且SCO2/Air＜SCO2/N2，不對(duì)稱SILM的滲透率較對(duì)稱SILM高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，不對(duì)稱SILM的CO2/N2理想選擇性均＜1.6，而對(duì)稱SILM最高可達(dá)17.9，有望經(jīng)離子液體篩選提高選擇性；(2)兩種SILM對(duì)二元?dú)怏w的分離性能均與一元分

4、離性能相當(dāng)，表明SILM從氣流中選擇分離CO2的潛力；(3)兩種SILM對(duì)低濃CO2氣體的分離性能均與一元分離性能相當(dāng)，低濃度和混合氣體形式對(duì)氣體分離性能影響不大，有望通過(guò)提升SILM性能更好的分離低濃度CO2。
　　 綜上所述，膜結(jié)構(gòu)對(duì)SILM性能有顯著影響，不對(duì)稱SILM穩(wěn)定性較好，對(duì)稱SILM的CO2分離性能較好。結(jié)合兩種膜各自優(yōu)勢(shì)優(yōu)化SILM，制備穩(wěn)定性與CO2分離性能雙優(yōu)的SILM是氣體分離/富集嶄新的研究方向，具有商