添加剂对pdms%2fpan富氧复合膜性能影响

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要膜法制备富氧空气进行助燃可以极大的降低工业生产中的能耗，减少废气的排放，符合节能减排战略，具有较好的经济效益和社会效益，已成为膜分离领域研究的重点之一。实际生产中一般要求富氧量大，但氧气浓度要求不高，一般为25．0％--一35．0％左右，这就要求这类富氧膜具有较高的氧气渗透速率，而对分离系数要求不严。富氧膜材料硅橡胶(PDMS)由于其极高的氧气渗透系数可以满足该种要求，从而得到广泛应用，但因其机械强度不高，一般将其复合在多孔支撑基膜上制备成复合膜使用。复合膜的性能除了和膜材料本身有关

2、之外，还受到基膜结构的重要影响，因此，制备合适孔结构的基膜是制备高性能富氧复合膜的关键之一。论文以聚丙烯腈(PAN)为基膜材料，N、N一二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，水为凝胶介质，通过浸入沉淀相转化法制备基膜，以PDMS为选择层涂覆制备复合膜。通过使用有机添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、不同分子量(400、600、1000、2000g／m01)的聚乙二醇(PEG)和无机添加剂氯化锌(ZnCl。)来调节基膜结构，制备具有合适孔径、孑L隙率结构的多孔支撑基膜，保证涂覆后PDMS可以在基膜表面形成均匀、无缺陷的超薄致

3、密膜，并提高PDMS／PAN复合膜的氧气渗透速率。首先对PAN浓度、涂膜方法、PDMS浓度等基本制膜条件进行了考察。结果表明，当PAN浓度为19．0％，PDMS浓度为4．0％(wt．％以后未加说明均为质量分数)时，可以制备性能较好的复合膜，其氧气渗透速率为292GPU，氧氮选择性为2．07。其次考察了添加剂对铸膜液热力学性质和凝胶动力学的影响。研究了铸膜液体系的相分离行为，测试了其浊点数据，进行(1inearizedcloudpoint，简称LCP)回归，计算制膜体系的理论双节线。结果表明，该体系热力学相行为符

4、合LCP理论，随着添)JH齐UPVP、PEG浓度及PEG分子量的增大，铸膜液的凝胶值减小，热力学稳定性减弱，分相加快。同时，随着添加剂PVP、PEG、ZnCl：浓度及PEG分子量的增大，铸膜液粘度增大，成膜时透光率曲线起始部分的斜率绝对值逐渐减小，铸膜液凝胶速率减小，分相减缓。两种作用共同影响膜的结构。最后，通过扫描电镜对添加剂对基膜结构的影响进行了表征，并利用氧、氮纯气对复合膜的性能进行了测试。当添加分子量为400、600、1000、2000g／mol的PEG浓度为6．0％、4．0％、2．0％、2．O％，PV

5、P浓度为3．0％，ZnCl：浓度2．O％时，复合膜均显示出优良的富氧性能，其氧气渗透速率分别为：407、352、377、521、410、490GPU，其氧氮选择性分别为：2．07、2．10、2．09、2．07、2．01、2．03。(1GPU=10。6cm3(STP)／cm2·S·cmHg)关键词：PDMS；富氧膜；添加剂；热力学；凝胶动力学添加剂对PDMS胜N富氧复合膜性能的影响TheEffectsofAdditivesonPerformanceofPDMS／PANCompositeMembranesforOx

6、ygen—enrichmentAbstractTheoxygen--enrichedairforcombustion·-supportingproducedbythemembraneseparation，canreducetheenergyconsumptionandtheexhaustemissionintheindustry，whichistothegreatinterestofenergy-savingandemission-reductionstrategyinourdays．Therefore，ith

7、asbroughtconsiderablesocialandeconomicbenefits，andthus，becomeafocustotheinvestigators．Foroxygen-enrichmentmembranestoproducecombustionairwithlowoxygenconcentrationof25．0％to35．0％，theoxygenpermeationrateismoreimportantthantheselectivityofoxygen／nitrogen，whichC

8、anbesatisfiedeasilybypoly(dimethylsiloxane)(PDMS)membranes．Therefore，ithasbeenwidelyusedtoprepareoxygen-enrichmentmembranesforitsexcellentoxygenpermeabilitycoefficient．Nevertheless，itsmembrane-f