平板復合炭膜的制備及其氣體分離性能.pdf

1、炭膜，作為一種新穎的具有分子篩分功能的膜材料，是由聚合物前驅(qū)體高溫熱解制備而成的，與有機聚合物膜相比，因其具有較高的氣體滲透能力和分離選擇性，良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，在氣體分離領域顯示出巨大的潛力。炭膜分為非支撐的均質(zhì)炭膜和支撐的復合炭膜，復合炭膜因其具有較好的機械強度受到人們的廣泛關注，然而，由于目前所采用的支撐體材料其成本較高，限制了復合炭膜的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和應用。因此，研究開發(fā)廉價的支撐體材料已經(jīng)是實現(xiàn)復合炭膜產(chǎn)業(yè)化應用的關鍵。

2、 本論文選用廉價的無煙煤和煙煤為原料，采用粘結成型和自粘結成型的方法制備煤基平板炭膜支撐體。通過系統(tǒng)地考察制備過程中各影響因素如粘結劑類型、成型壓力、預氧化溫度、預氧化時間等對煤基炭膜支撐體性能的影響，提出了制備煤基炭膜支撐體的工藝方案。研究表明，采用不同變質(zhì)程度的煤制備炭膜支撐體表現(xiàn)出不同的孔結構性能，以無煙煤制備的支撐體孔徑分布較寬，氣體滲透速率較高但最大孔徑較大；而以煙煤制備的支撐體，孔徑分布集中，最大孔徑較小，更適宜作為炭

3、膜支撐體。 以商用PMDA-ODA型聚酰胺酸為涂膜液，采取旋轉涂膜技術在煤基平板炭膜支撐體上制備復合炭膜。研究探討了支撐體性質(zhì)、涂膜工藝、表面活性劑的加入及支撐體表面預浸漬處理對復合炭膜的復合成膜效果及其氣體分離性能的影響，并采用掃描電鏡對炭膜的復合效果和微結構進行表征。結果表明，采用廉價的煤基平板炭膜為支撐體，通過控制旋轉涂膜工藝，可以制備出高性能的復合炭膜；涂膜液中加入表面活性劑處理可以改善涂膜液和支撐體的復合效果，經(jīng)一次涂