探索煤基管状csc复合膜的制备及渗透蒸发性能的初步研究

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1、辽宁科技大学硕士学位论文煤基管状CS/C复合膜的制备及渗透蒸发性能的初步研究姓名：段淑英申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：白金锋20070301辽宁科技大学硕士论文摘要摘要实验以山西瘦煤为原料，经粉碎、筛分、添加粘结剂、混合、成型等工艺过程制备了煤基管状原膜，经干燥和炭化工艺制备管状炭支撑膜；实验研究了炭支撑膜浸渍壳聚糖(CS)的醋酸溶液、硫酸交联CS，以及聚乙烯醇(PVA)．CS共混溶液浸渍来分别制备煤基管状CS／C复合膜，硫酸交联CS／C复合膜，以及PVA．CS／C复合膜。同时对CS／C复合膜、PVA—CS／C复合膜进行了乙醇，水渗透蒸

2、发性能的初步研究。实验主要考察了原料煤粒度、浸渍条件、交联条件、共混条件等因素对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、表面光滑的CS／C复合膜。当采用粒度小于200目的瘦煤制备管状炭膜，在30℃条件下用1．5wt％的CS醋酸溶液浸渍8小时，然后在70℃条件下干燥，浸渍两次后，再在NaOH乙醇溶液中脱酸反应O．5小时，可制备出气体分离性能较佳的CS／C复合膜，对H2、N2、C02的气体渗透速率分别达到1．5x10～、1．7×10。和1．2x10。m3／(m2．s-MPa)，H2／C

3、02和H2／N2的气体分离系数分别为12．8和8．8。对硫酸改性得到的CS／C复合膜，用0．05moYL的硫酸交联24小时，可提高复合膜的分离系数，使H2／C02和H2／N2的分离系数分别提高到15．5和10．7。以PVA．CS的共混液为浸渍液制备的PVA．CS／C复合膜的渗透速率和气体分离系数均有所增加，PVAl799．CS共混液制备的PVAl799．CS复合膜的H2／C02和H2／N2气体分离系数分别达到11．6和9．0。当用真空浸渍方法制备CS／C复合膜、硫酸交联的PVA—CS／C复合膜，以及浸渍PVA．CS共混液形成的复合膜，其相应的气体分

4、离性能均可显著提高，但渗透速率降低较多，其中硫酸交联的CS／C复合膜的气体渗透分离性能较好，H2／C02和H2／N2气体分离系数分别达到23．6和13．5。CS改性得到的复合膜对乙醇／水渗透蒸发有具较好的蒸发分离性能，实验研究了乙醇料液温度和浓度对复合膜的蒸发分离性能的影响。结果表明，乙醇料液温度和浓度对渗透蒸发通量有较大影响，随着乙醇料液温度的增加和浓度的降低，相应复合膜的渗透通量均有较大幅度提高；当提高乙醇料液浓度至90％时，乙醇／水分离系数均有较大幅度提高。经硫酸交联的PVA．CS／C复合膜对乙醇／水体系有较好的分离性能，当进料温度为50℃，

5、乙醇浓度为90％时，膜的渗透通量可达25g／(m2．h)，乙醇／水分离系数为82。实验采用红外光谱(FT-ir)、扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜和热重分析仪(TG)等现代分析仪器表征了复合膜分离层的物料的物理化学辽宁科技大学硕士论文摘要性质及其微观形态结构。关键词：炭复合膜，壳聚糖，浸渍，渗透蒸发II辽宁科技大学硕士论文AbstractABSTRACTAnoveltubularCS／Ccompositemembranewaspreparedinthisarticle．LeancoalfromShanxiasrawmaterialwasform

6、edtubularcarbonsubstratemembranebycrushing，griddling，addingblinder，blending，extrusionprocessandcarbonizationtechnology．CS／CcompositemembranesandPVA—CS／CcompositemembraneswerefabricatedbydippingcarbonsupposedmembraneintoCSacetatesolutionandPVA—CSblendedsolution，andCS／Ccomposite

7、membranecrosslinkedwithH2S04werealSOprepared．Thepervaporationpropertiesforseparatingethanol／watertowardsthecompositemembraneswereelementarilyinvestigatedinthispaper．Theexperimentsarecarriedouttodiscussetheeffectsofcoalparticlessize，compositemembraneformationconditionssuchasdip

8、pingparameters，crosslinkconditionsandPVAaddingpercentonthegas