Pebax_纳米多孔材料混合基质膜的制备及气体分离性能.pdf

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1、分类号：密级：学号：2015201007单位代码：10759石河子大学硕士学位论文Pebax/纳米多孔材料混合基质膜的制备及气体分离性能学位申请人王忠明指导教师郭瑞丽教授申请学位类别工学硕士专业名称化学工艺研究领域绿色化工工艺所在学院化学化工学院中国·新疆·石河子2018年6月PreparationofPebax/nanoporousmaterialsmixedmatrixmembraneandapplicationforgasseparationADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPart

2、ialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringByWangZhongming(ChemicalTechnology)DissertationSupervisor:Prof.GuoRui-liJune,2018Pebax/纳米多孔材料混合基质膜的制备及气体分离性能摘要气体膜分离纯化CO2技术相比于吸附法等传统的分离技术具有环境友好、易操作和高效率的优点。而开发出高效的CO2分离膜材料是气体膜分离研究的重点。混合基质膜（MMMs）可以将有机高分子和无机材料的优点结

3、合起来，得到具有优异CO2分离性能的分离膜。本文以聚醚-聚酰胺嵌段共聚物（Pebax1657，Pebax）为膜基质，采用不同形貌的无机填充剂在膜内构建了不同类型的气体传递通道。并运用于CO2/CH4混合气体的分离。本文主要研究内容和结果如下：Pebax/HKUST-1混合基质膜的制备及CO2分离性能研究：采用原位合成的方法在Pebax溶液中合成了一维管状的HKUST-1填充剂，制备了Pebax/HKUST-1混合基质膜，在膜内构建了管状的CO2传递通道。一方面，HKUST-1的管状孔道提供CO2快速传递的通道，提2+高了CO2渗透性，另一方

4、面，空余的Cu位点强化了CO2的溶解，提高了CO2/CH4选择性。当HKUST-1的填充量为4wt%时Pebax/HKUST-1混合基质膜的CO2渗透性和CO2/CH4选择性分别为431.5Barrer和47.5，与Pebax膜相比分别提高了72.6%和58.3%。Pebax/MOF-2ns混合基质膜的制备及CO2分离性能研究：选用二维超薄片状的MOF-2ns作为填充剂制备了Pebax/MOF-2ns混合基质膜，在膜内构建了垂直CO2传递通道和气体选择性屏障。MOF-2ns具有的微孔结构为CO2的快速传递提供了通道，提高了CO2的渗透性。而

5、MOF-2ns大的径厚比作为选择性屏障提高了CO2/CH4的选择性。当填充量为8wt%时，Pebax/MOF-2ns混合基质膜的CO2渗透性和CO2/CH4选择性分别为502.3Barrer和57，与Pebax膜相比分别提高了100.9%和90.0%。Pebax-CNPs混合基质膜的制备及CO2分离性能研究：选用三维分级孔“海胆”状的多孔纳米碳（CNPs）作为填充剂制备了Pebax-CNPs混合基质膜，在膜内构建了不同孔径类型的CO2传递通道。CNPs的大量介孔可以为CO2的快速大量传递提供快速通道，提高了CO2的渗透性。另一方面微孔可以起

6、到筛分气体分子的作用，提高了CO2/CH4选择性。当填充量为8wt%时，Pebax-CNPs-8的CO2渗透性和CO2/CH4选择性分别为510.1Barrer和56.8，与Pebax膜相比分别提高了104.0%和89.3%。关键词：膜材料；混合基质膜；Pebax；CO2分离IPebax/纳米多孔材料混合基质膜的制备及气体分离性能AbstractComparedtotraditionalseparationtechniquessuchasadsorption,gasmembraneseparationandpurificationtechn

7、ologyhastheadvantagesofenvironmentalfriendly,easeofoperation,andhighefficiency.TodevelopanefficientCO2separationmembranematerialsisthekeyofgasmembraneseparationresearch.Themixedmatrixmembrane(MMMs)cancombinetheadvantagesoftheorganicpolymersandinorganicmaterialstoobtainamem

8、branewithexcellentCO2separationperformance.Inthispaper,polyether-polyamideblockcopolymers