模板法制备煤基管状c2fc复合膜气体分离性能的研究

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1、辽宁科技大学硕士学位论文摘要模板法制备煤基管状C／C复合膜气体分离性能的研究摘要实验以山西名胜瘦煤为原料，经粉碎、筛分、添加粘结剂、混合、成型等工艺过程制备煤基管状原膜，经干燥和炭化工艺制备管状炭支撑膜：以正硅酸乙脂(TEOS)为模板剂、糠醇树脂(FAR)为炭源制备了有机，无机溶胶一凝胶复合物，并浸渍炭支撑膜经炭化刻蚀等工艺制备了C，C复合分离膜；实验研究了催化剂、水、共溶剂和FAR的用量对溶胶以及C／C复合膜性能的影响；合成溶胶条件、老化以及浸渍等条件对C／C复合膜性能的影响；同时研究了加入N，N一二甲基甲酰胺(DMF)以及表面活性剂合成的溶胶浸渍炭

2、支撑膜制备C／C复合膜的性能。实验主要考察了原料煤粒度、合成溶胶组分对制备C／C复合膜性能的影响；浸渍、制膜、合成溶胶、老化等条件对C／C复合膜气体渗透分离性能的影响。研究表明，通过适宜实验条件能够制备出复合效果较好、膜层厚度均一、孔径分布均匀的C／C复合膜。实验在H20／EtOH／HCl／TEOS摩尔比为1．5：4：0．01：l，FAR／TEOS的体积比1：1，HCl催化TEOS水解缩聚的条件下，合成有机／无机溶胶一凝胶复合物，采用原料粒度小于200目的瘦煤制备管状炭支撑膜，在溶胶一凝胶复合物中浸渍12h，然后在30℃下干燥，经过炭化后进行刻蚀制备的

3、C，C复合膜的性能较好，对H2小2和H2／C02的分离系数分别达到lO，5和14．5{采用真空浸渍的方法，浸渍2次制备C／C复合膜时，复合膜的气体分离性可显著提高，复合膜对HyN2和H2／C02分离系数分别可达到15．9和19．8，但渗透速率降低较多；在反应温度为40℃的条件下，搅拌2h合成溶胶浸渍炭支撑膜，然后在40"C的条件下干燥凝胶后，用40％HF水溶液刻蚀40min制备C／C复合膜，H2／N2和HYC02的分离系数分别为达到16．3和19．8；实验合成溶胶在浸渍炭支撑膜之前于室温下老化36h时可提高C／C复合膜的分离系数，使H2／C02和H2／

4、N2的分离系数分别提高到18和22．5。在合成溶胶过程中加入分散剂可以改善溶胶稳定性，从而提高制备C／C复合膜的性能。当DMF加入量为4％时，复合膜对H2烈2和H2／C02分离系数分别达到19．5和24；加入十六烷基三甲基氯化铵(1631)时，复合膜气体分离系数HyN2和H2／C02分离系数分别为19．2和23．3：在加入1631的基础上加入3％的PVA40ml时，复合膜的气体分离系数略提高，H2／N2和H2／C02分离系数分别为19．6和24。实验采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析仪(TG)等现代分析

5、仪器表征了复合膜分离层物料的物理化学性质及其微观形态结构。辽宁科技大学硕士学位论文捕要关键词：C／C复合膜，模板法，溶胶．凝胶，正硅酸乙脂n辽宁科技大学硕士学位论文ADstractInvestigationongasseparationperformanceofcoal-basetubularC／CcompositemembranepreparedbytemplatemethodABSTRACT．TheMingshengleancoalfromShanxiwasusedasarowmaterial，Asubstratetubularcarbonmemb

6、ranewaspreparedbyaseriesprocessesofcrushing，screening，addingadhesive，mixingandmolding，thetubularcarbonsupportingmembranewaspreparedformsubstratetubularcarbonmembranebydryingandcarbonization．AnInorganic-organicsol—gelcompositeWaspreparedfromTEOSandFAR,whichWasusedastemplateandcar

7、bonsource．C／CcompoundseparationmembranewaspreparedbytheprocessesofcarbonizationandetchingafterdippingthecarbonsupportmembraneinInorganic—organicsol·gelcomposite；theeffectofcatalyst，water,cosolventandthedosageofFARonthesolandC／Ccompoundmembraneperformancewasstudied；theperformance

8、ofC／Ccompoundmembranebydippingcarbonsupponingme