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文檔簡介
1、天然氣作為一種新型的安全綠色能源,其使用率逐年增加。但天然氣中包含了大量酸性氣體雜質(zhì),導(dǎo)致天然氣的燃燒熱值下降、運輸過程中存在安全隱患等,因此,脫除酸性CO2氣體成了工藝中的關(guān)鍵步驟。研究發(fā)現(xiàn)使用氣體膜分離技術(shù)去除天然氣中的CO2是一種高效綠色的方法。而氣體膜分離技術(shù)的高效性主要依賴于聚合膜,混合基質(zhì)膜因其具有高的滲透性及選擇性能而被人們廣泛研究。
首先,本文將類甲基咪唑(ZIF-8)填充至聚醚酰亞胺(PEI)中制備了ZIF-
2、8/PEI混合基質(zhì)膜,考察了其對CO2/CH4分離性能及滲透性能的影響。從電鏡圖可以看出,ZIF-8填充量較低時,粒子在有機相中分散均勻;填二氯乙烷(DCE)、ZIF-8填充量為25%時,混合基質(zhì)膜表現(xiàn)出最佳性能,CO2氣體的滲透系數(shù)與純PEI膜相比有大幅度提升,從17.29增加到62.93Barrer,CO2/CH4的分離因子提高了33.3%。當(dāng)溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)時,氣體的滲透系數(shù)較溶劑DCE所制備的膜有所提高,但分離因
3、子下降。隨著壓力的增加,PEI膜及ZIF-8/PEI混合基質(zhì)膜對氣體的滲透系數(shù)均增加,分離因子下降。隨著溫度的增加,PEI膜及ZIF-8混合基質(zhì)膜對氣體的滲透系數(shù)及分離因子均增加。
其次,本文還分子篩(ZSM-5)填充至PEI中,制備了ZSM-5/PEI混合基質(zhì)膜,考察了其對CO2/CH4體系的分離性能及滲透性能的影響。通過滲透性能的測試發(fā)現(xiàn),溶劑為DCE、ZSM-5填充量為20%時,混合基質(zhì)膜表現(xiàn)出最佳的性能,氣體的滲透性能
4、與純PEI膜相比增加,CO2氣體的滲透系數(shù)從17.29Barrer增加到61.23Barrer,CO2/CH4的分離因子提高了35.1%。當(dāng)溶劑為NMP時,氣體的滲透系數(shù)較溶劑DCE所制備的膜有所提高,但分離因子下降。隨著壓力的增加,ZSM-5/PEI混合基質(zhì)膜對氣體的滲透系數(shù)及分離因子均增加。隨著溫度的增加,ZSM-5/PEI混合基質(zhì)膜對氣體的滲透系數(shù)以及分離因子均增加。
比較上述兩種不同填充材料所制備的混合基質(zhì)膜,發(fā)現(xiàn)相同
5、操作條件及填充量下,ZSM-5/PEI膜的分離因子及滲透系數(shù)較ZIF-8/PEI的都大,當(dāng)溶劑為DCE、多孔材料填充量為20%時,CO2的滲透系數(shù)分別為61.23,50.64Barrer,分離因子提高了23.5‰故ZSM-5/PEI混合基質(zhì)膜具有更優(yōu)性能。隨著壓力的增加,PEI膜及ZIF-8/PEI混合基質(zhì)膜對CO2/CH4的分離因子下降,而ZSM-5/PEI膜的分離因子上升。
最后,本文研究了3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTE
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