聚氧乙烯基碳捕集膜的多級結(jié)構(gòu)調(diào)控與傳遞機制強化.pdf

1、高效碳捕集技術(shù)是實現(xiàn)溫室氣體減排和能源氣體凈化的重要途徑。膜技術(shù)以其能耗低、操作彈性高等優(yōu)勢成為最具發(fā)展前景的CO2捕集技術(shù)之一。開發(fā)高滲透性、高選擇性、高穩(wěn)定性的CO2分離膜材料是膜技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵。為此，需深入揭示CO2在膜內(nèi)的傳遞機制，設(shè)計特異性、高效傳遞的膜結(jié)構(gòu)。本研究以 PEO基高分子作為多功能改性劑，采用簡便、溫和的制膜方法制備了一系列具適宜親疏性和自由體積特性的CO2分離膜，提出針對膜主體、界面、表面、通道結(jié)構(gòu)調(diào)控實現(xiàn)膜

2、溶解機制與擴散機制協(xié)同強化的策略，實現(xiàn)了CO2/N2、CO2/CH4的高效分離，以期為高性能CO2分離膜的規(guī)?；苽涮峁├碚摶A(chǔ)與技術(shù)支持。研究結(jié)果如下：
　　膜主體結(jié)構(gòu)調(diào)控與傳遞機制強化：通過在橡膠態(tài)高分子Pebax中引入PEG/CNT或含PEG的硅烷凝膠網(wǎng)絡(luò)，制備了有機-無機雜化膜，通過PEG對膜主體親和性的調(diào)控強化了膜的溶解機制，無機粒子的引入干擾了膜主體結(jié)晶行為，強化了膜的擴散機制。同時含有PEGDMA和CNT雜化膜的CO

3、2滲透系數(shù)達743 Barrer，CO2/N2的選擇性達108，突破了2008年的Robeson上界。硅凝膠網(wǎng)絡(luò)的引入顯著提升了膜的機械性能。
　　膜界面結(jié)構(gòu)調(diào)控與傳遞機制強化：提出了以有機PEG微球作為填充劑，引入玻璃態(tài)PI中，改善膜界面形態(tài)、強化膜界面?zhèn)鬟f特性的膜設(shè)計制備方法。高分子-填充劑良好的界面形態(tài)和親CO2特性使膜溶解、擴散機制同時強化，與純PI膜相比，PI–PEGSS(20)膜的CO2滲透速率提高了35％，CO2/N

4、2選擇性提高了104%。
　　膜表面結(jié)構(gòu)調(diào)控與傳遞機制強化：提出了以表面偏析技術(shù)構(gòu)建親CO2非對稱膜表面的方法。以玻璃態(tài)PES為高分子主體，含PEO的嵌段共聚物F68作為改性劑，膜表面富集的PEO增強了膜表面CO2親和性，膜主體自由體積特性由PPO的引入實現(xiàn)強化，從而實現(xiàn)了溶解-擴散機制協(xié)同強化。含20wt%F68的非對稱膜相比純PES膜CO2滲透通量提高了210%，CO2/N2選擇性提高了105%。
　　膜通道結(jié)構(gòu)調(diào)控與傳