可支撐離子液體膜吸收CO2的溶解擴(kuò)散性研究.pdf

1、作為溫室氣體的主要組成成分，CO2引起的溫室效應(yīng)及全球變暖等環(huán)境問(wèn)題正威脅著人類的生存，2013年我國(guó)CO2總排放量已經(jīng)超過(guò)歐盟和美國(guó)排放量總和。CO2捕獲、儲(chǔ)存及利用現(xiàn)已成為各國(guó)應(yīng)對(duì)全球變暖及資源短缺的重要技術(shù)手段?？芍坞x子液體膜(SILMs)整合了離子液體和支撐膜材料的優(yōu)勢(shì)，具有比表面積大、CO2吸收能力強(qiáng)、離子液體揮發(fā)性低、液膜穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，具有良好應(yīng)用前景。已有學(xué)者在氣體吸收分離方面對(duì)其進(jìn)行了研究，但是支撐膜材料與離子液體的

2、相互作用方面分析較少。本試驗(yàn)不僅考察了CO2在SILMs中的滲透性，還研究了CO2在SILMs中的溶解性，同時(shí)還采用拉曼光譜和表面增強(qiáng)拉曼（SERS）對(duì)離子液體(ILs)及SILMs進(jìn)行表征分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出以下結(jié)論:
　　1.孔徑小的疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的ILs負(fù)載量比孔徑大的疏水性PVDF膜高，對(duì)于相同孔徑的PVDF膜，親水性PVDF膜ILs負(fù)載量比疏水性PVDF膜高;五種IL（[C4mim][BF4]、[C4

3、mim][PF6]、[C8mim][PF6]、[C4mim][Tf2N]、[C6mim][Tf2N]）負(fù)載到疏水性PVDF膜上后，制備的SILMs均變透明，而負(fù)載到親水性PVDF膜后表觀基本沒(méi)有變化;
　　2.CO2在SILMs中的滲透性隨著操作壓力的增加而增加，對(duì)于具有相同陰離子的離子液體，滲透性隨咪唑陽(yáng)離子上碳鏈的增加略微增加;其中CO2在SILM-[C8mim][PF6]中的滲透性比其它四種SILMs高將近一個(gè)數(shù)量級(jí);CO2

4、在親水SILMs中的滲透性均高于疏水SILMs，在孔徑大的SILMs(0.22μm)中的滲透性與孔徑小的SILMs（0.1μm）中的滲透性相差不大;
　　3.CO2在SILMs中的亨利常數(shù)比在ILs中的亨利常數(shù)低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，表明將IL負(fù)載到支撐膜上可以增加CO2的溶解度;CO2在SILMs中的溶解度隨著操作壓力的增加而增加;對(duì)于具有相同陰離子的離子液體，隨著離子液體咪唑陽(yáng)離子上碳鏈的增加而增加;五種SILMs中，CO2在SILM-

5、[C8mim][PF6]中的亨利常數(shù)最小，即溶解度最大;CO2在疏水SILMs中的溶解度均高于親水SILMs，在不同孔徑的SILMs中的溶解度，卻相差不大;
　　4.采用普通Raman及表面增強(qiáng)拉曼(SERS)得到ILs的特征峰值與其負(fù)載到親/疏水性PVDF膜后所對(duì)應(yīng)的特征峰值大部分只有少量的偏移或峰值高低的變化;三種不同陰離子的丁基咪唑離子液體其陽(yáng)離子[C4mim]+結(jié)構(gòu)非常相近，受不同陰離子[PF6]-、[BF4]-和[Tf2