高性能SPEEK/Y型分子筛混合基质膜的制备及CO2分离研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aaa939639017
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
煤、石油、天然气等化石能源的过度使用引发日益严重的温室效应,直接影响人类社会的可持续发展。因此,世界上许多国家积极提出应对措施。为了解决这一问题,CO2的捕集显得格外重要,常用的CO2捕集方法有吸收法、吸附法、低温蒸馏法和膜分离法等,其中膜分离法因其环境友好、效率高和投资少等优点作为一种新型的CO2捕集技术受到人们的广泛关注和研究。本文为了制备高性能的混合基质膜用于CO2分离,选用磺化聚醚醚酮(SPEEK)作为高分子基质,向其中分别添加NaY及改性NaY制备得到混合基质膜,探究膜构成与性能之间的关系,具体研究内容如下:
  (1)为了制备高性能的混合基质膜,将NaY直接添加到SPEEK基质中制备得到SPEEK/NaY混合基质膜。采用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、X-射线小角散射(SAXS)及扫描电镜(SEM)对混合基质膜进行表征。考察了水含量、NaY含量、进料气压力和测试温度对混合基质膜气体分离性能的影响,测试了混合基质膜在进料气为混合气条件下的气体分离性能和长时间稳定性。FTIR结果表明SPEEK与NaY之间存在氢键作用,SPEEK与NaY之间良好的相容性可由SEM结果证明,SAXS结果证明NaY的加入会提高分子链间距。膜内NaY含量为20wt%时,气体分离性能达到最优(CO2渗透性为765Barrer,CO2/N2选择性为63),超过了2008年的Robeson上限。膜运行360h后,渗透性和选择性平均为730Barrer和58,保持较好的稳定性能。这主要是因为NaY在膜中分散均匀,且SPEEK与NaY之间存在较强的氢键作用,使得NaY在膜内能更好的发挥分子筛分性能。
  (2)为了制备性能更优异的混合基质膜,我们制备得具有促进传递筛分孔的K-NaY-NH2,随后与SPEEK共混制备得到SPEEK/K-NaY-NH2混合基质膜,用于CO2/N2分离。采用FTIR、XRD和氮吸附对K-NaY-NH2进行表征。并探究了水含量、K-NaY-NH2含量、进料气压力和测试温度等对混合基质膜气体分离性能的影响。测试了其混合气分离性能和稳定性能。结果表明:SPEEK/K-NaY-NH2-20混合基质膜在1bar和25℃下,CO2渗透性和CO2/N2选择性分别为917Barrer和82,远远超过了2008年Robeson上限。主要是因为NaY经过改性后,其比表面积、孔体积及孔径均有所降低,且表面带有促进CO2传递的氨基,可有效提高气体分离性能。并对混合基质膜进行混合气测试,发现在混合气中气体分离性能略低于纯气,且具有360h的稳定性,表明制备得到的混合基质膜具有一定的工业应用前景。
其他文献
由于某些突发事件,例如社交网络上的热门新闻或特价商品销售,而产生的突发流量可能会导致后端服务器严重的负载不均衡问题。迁移热数据作为实现负载均衡的标准方法,在处理这种意外的负载不平衡时遇到了挑战,因为迁移数据会进一步降低已经过载的服务器的处理速度。  网络功能虚拟化是一种新兴的技术,可以灵活地将网络功能以软件的方式部署在通用服务器上。PostMan基于网络功能虚拟化设计,作为热数据迁移的替代方法,可
随着云计算技术的进步和成熟,从小型初创企业到行业巨头都选择将业务部署到公有云平台上。公有云服务提供商在全球多个地区建立了数据中心为附近用户提供低时延的资源租赁服务。在这些跨域集群上部署的服务不断产生大量数据,分析这些数据对于公司或组织作出各类决策具有极高价值,这类横跨多个跨域数据中心进行数据分析的作业称为跨域数据处理。如何高效、低成本、及时地开展跨域数据处理变得至关重要。  跨域数据处理中的主要问
在目前国内的建筑理论的现行认识中,对于巴洛克建筑的梳理、解释、定位等问题尚处于一个较为边缘状况下①。对于波洛米尼的研究则是凤毛麟角,综合性视角下的建筑理论研究数量稀少,在观察到这一现象后,本文进行了一系列的发问与探究。  本文叙述的前提在于对这一时期的整体观察:即观察到这是一个重新定义的时代,各个行业与概念在进行着自己范围与边界的重新划定,这意味着旧有的边界被打开,相互之间范围的被重新确定。特别是
追本溯源,韧性(Resilience)是物理学领域材料科学中的一个基本概念。20世纪80年代,有学者首次将韧性概念与自然灾害联系起来。21世纪初期,韧性城市这一概念首次在联合国可持续发展全球峰会上被提出,随后,对国家韧性、社区韧性、工程系统韧性等方面的研究逐渐兴起并发展至今。2018年美国国家科学院国家研究委员会等机构编撰系列丛书,详细阐述灾害韧弹性概念。目前对工程系统地震韧性的研究范畴包括建筑结
学位
循环荷载作用下含水层水动力过程的物理机制解释是当前地震地下流体研究和岩土工程稳定性研究的热点问题之一,其核心问题在于含水层孔压积累和消散的定量计算模型的完善和影响因素的分析。然而由于缺少场地条件下含水层内部观测数据,含水层孔压变化很难直接观测。封闭良好的承压水井能灵敏地反映含水层内应力应变状态的变化,因此利用承压井水位波动反映含水层孔压积累和消散过程具有理论价值和实际意义。这一研究工作既能一定程度
轴流式机组广泛应用于中低水头、大流量水电站,其电站厂房型式通常采用河床式。厂房横缝止水在防止缝间渗水、保证适用性的同时,也必须考虑其对厂房各部位结构应力及变形的影响,对于内部结构复杂、空腔尺寸偏大的轴流式机组厂房而言,止水布设方案对其各方面影响更为敏感。目前针对水电站厂房坝段横缝止水没有统一的布置方式和规范,尚不清楚止水布设对厂房结构的具体影响,国内外相关研究资料甚少,设计中通常根据工程经验来确定
学位
堰塞体多为松散堆积体,具有级配宽、结构不均匀、较易侵蚀的特点,其堵塞形成的堰塞湖一旦溃决,对下游的灾害无法预估。因此建立合理的堰塞湖溃决洪水分析模型,对减少因堰塞湖溃决带来的灾害及挽救下游民众生命财产安全具有重要的实践意义。2000年4月9日20时05分,位于东经94°53′、北纬30°14′的西藏自治区波密县札木弄沟发生山体滑坡,形成了有文献记录以来最大的堰塞湖。本文依托国家科技支撑计划《梯级水
学位
中美新能源技术研发(山西)公司开发的“粉煤快速加氢制备合成油技术”是通过对煤进行高温、高压、快速加氢热解制油的新型煤制油技术,该技术焦油产率大于20%,被称为第三代煤制油技术。高温、高压快速加氢热解残渣粒度小、质轻,是一种良好的气化制氢原材料,本文以高温、高压、快速加氢热解残渣为研究对象,采用固定床、热重、XRD、Raman、XPS等技术研究残渣的结构及CO2气化反应性,并通过自主设计搭建的小型气
近年来,NO_x排放的法规越来越严格,石油在加氢精制过程中,微量氮化物的存在对油品的催化加氢脱硫反应有明显地抑制作用,要实现深度脱硫必须先脱除石油中的氮化物,因此,加氢脱氮(HDN)就成为现代石油炼制工业中的一个重要过程,开发高效的加氢脱氮催化剂具有重要意义。本文采用课题组自主研发的完全液相技术制备了NiMoAl催化剂,研究了催化剂前驱体热处理方式、活性组分的添加方式以及硼、硅助剂改性对NiMoA
煤层气作为非常规天然气,是一种经常被忽视的低碳资源,储量丰富,但受地质因素复杂和开采技术尚未突破的限制,使其浓度低利用受限,并且直接排空会造成严重的温室效应,因此需要一种高效且经济的分离技术来实现低浓度煤层气的富集回收。变压吸附(PSA)工艺可以对常态的气体进行分离,能耗低,操作简单,在多种气体分离工况下表现出较大的竞争优势,并且可以通过数值模拟的方法,对甲烷富集脱氮工艺过程进行研究,以指导低浓度