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聚酰亚胺低温热解炭膜的制备及气体分离性能

董军营 , 李琳 , 陈安亮 , 曹越 , 王虹 , 王同华 , 李建新 , 曹义鸣

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2012.03.005

以商业化的Kapton型聚酰胺酸为前驱体制备了低温热解炭膜,采用热重质谱(TGMS)、红外光谱(FTIR)、元素分析(EA)、X射线衍射(XRD)和气体渗透等手段对不同温度、不同气体氛围下制备出的膜的化学结构、微结构和气体分离性能变化规律进行了研究,结果表明,低温热解温度和气体氛围对炭膜的化学结构、微结构存在着显著的影响,进而影响到炭膜的气体分离性能,表现为450℃之前气体渗透系数变化很小,450℃以后气体渗透系数逐渐增大,分离系数逐渐下降,同时空气促进了热分解和热交联反应的进行,炭膜具有较大的气体渗透系数和较小的气体分离系数.

关键词: 聚酰亚胺 , 低温热解 , 结构 , 气体分离

聚酰亚胺的化学结构在炭膜制备过程中的变化规律及热解机理

李琳 , 祁文博 , 王虹 , 张萍萍 , 孙美悦 , 王同华 , 李建新 , 曹义鸣

新型炭材料

从分子设计出发,用不同的二胺单体和相同的二酐单体合成聚酰胺酸并制备聚合物膜. 采用热重﹑热重-质谱﹑红外和X射线光电子能谱分析聚酰胺酸在热解过程中的结构变化及机理. 结果表明,在热解过程中,聚酰胺酸的热解包括4个阶段,经吸附水和吸附氧的脱除及溶剂挥发,亚胺化,交联,以及高温阶段的主链断裂﹑脱氧﹑脱氢﹑芳构化等热解过程转化为无定形炭结构. 前驱体的结构不同导致热解过程存在差异. PPD-PMDA和TMPPD-PMDA热解时所需的温度较高. 其它聚酰亚胺析出CH4﹑CO2﹑C6 H6的温度顺序为ODA-PMDA>BDAF-PMDA>BAPP-PMDA. 在700 ℃热解后,BDAF-PMDA所含的氟元素基本消失. 这表明聚酰亚胺的化学结构对炭膜的微结构有较大影响.

关键词: 聚酰亚胺 , 炭膜 , 化学结构 , 热解机理

PSf对提高PVDF/PSf/TriO2共混膜抗污染性的作用

宋春亮 , 曹义鸣 , 介兴明 , 于海军 , 康国栋 , 刘健辉 , 袁权

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2010.04.003

采用相转化法制备了PVDF/PSf/TiO2共混膜,重点考察了加入少量PSf对共混膜结构和性能变化的影响,用扫描电镜(SEM)、接触角仪和拉伸强度仪等对膜的形态、亲水性和机械性能等进行表征.结果表明,加入PSf后TiO2在整个膜断面分散更均匀,膜整体亲水性增强,不可逆污染减少.在膜配比PVDF/PSf/TiO2为90/10/3时,共混膜的通量恢复率由64.0%增大至93.2%,膜的抗污染性明显增加.

关键词: 聚偏氟乙烯 , 聚砜 , 纳米TiO2 , 超滤膜 , 抗污染

炭膜的功能化及其在气体分离上的应用

刘庆岭 , 王同华 , 王楠 , 梁长海 , 刘诗丽 , 曹义鸣 , 邱介山

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2008.04.019

炭分子筛膜是一种新型无机分离膜,具有耐高温、耐酸碱、高气体选择性的特点,但其通量较低,如何进一步提高炭膜的气体通量,实现炭膜对气体的针对性分离已经成为当前研究的热点.综述了近年来功能炭分子筛膜的研究进展,提出了炭分子筛膜功能化主要存在的问题,着重讨论了采用化学功能化和物理填充无机粒子等方法对炭分子筛膜进行功能化的研究状况.展望了今后炭分子筛膜功能化技术的发展方向.

关键词: 炭分子筛膜 , 功能化 , 气体分离

聚乙烯醇/壳聚糖共混膜渗透汽化性能研究

刘兵兵 , 曹义鸣 , 李雄岩 , 贺晓泉 , 劳景水 , 吴志明 , 袁权

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2007.04.008

制备了聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)共混膜,用渗透汽化膜技术实现了甲醇/碳酸二甲酯二元共沸物的有效分离,研究了共混组成、操作温度、原料组成对膜分离性能的影响,结果表明,随着共混膜中CS含量的增加,膜的渗透通量增大,分离系数先增大后减小,当共混膜中CS含量为66%时,该膜具有优异的渗透汽化性能,有较大渗透汽化分离指数PSI值=660.8g/(m2·h).操作温度升高,膜的渗透通量增大,分离系数略微减小;随着原料中甲醇含量的增大,膜的渗透通量增大,分离系数减小.该共混膜在分离甲醇/碳酸二甲酯二元共沸物时得到的渗透侧甲醇的浓度远大于对应饱和蒸汽的浓度,表明用膜法渗透汽化分离是优于精馏分离的.

关键词: 共混膜 , 甲醇 , 碳酸二甲酯 , 渗透汽化

膜法分离有机蒸气/氮气混合气的过程研究

李晖 , 刘富强 , 曹义鸣 , 刘玉铁 , 徐仁贤

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2000.02.011

有机蒸气(VOC)/氮气混合气膜法分离过程是气体分离膜应用的又一分支,文章首先从理论上证明膜法分离有机蒸气/氮气混合气的可行性;再用实验结果证明了该过程的可行性,同时考察操作条件对脱除率的影响.实践证明:膜法分离有机蒸气过程操作简单,运行稳定,在石油化工行业具有很广阔的发展前景.

关键词: 膜法分离 , 有机蒸气/氮气混合气 , 过程研究

聚乙二醇接枝方法及其在膜表面化学改性中的应用

康国栋 , 王同华 , 曹义鸣 , 袁权

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2006.06.017

聚乙二醇是一类亲水性长链聚合物.在膜材料表面接枝聚乙二醇,可以有效改善膜的亲水性,提高膜的耐污染性.介绍了聚乙二醇分子结构特征,重点叙述了包括化学法、紫外光照法、等离子体法以及臭氧化法等聚乙二醇在膜表面改性中的接枝方法.膜通过改性,接触角降低,蛋白质吸附显著减少,通量恢复率得到有效改善.

关键词: 抗污染膜 , 聚乙二醇 , 表面改性 , 接枝方法

膜法有机蒸气回收系统在工业中的应用

邢丹敏 , 曹义鸣 , 李晖 , 刘富强

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2000.04.010

介绍了膜分离技术在有机蒸气回收中应用的工作原理、工艺设计特点和要求等,针对目前国外各个膜公司使用膜技术回收有机蒸气的工艺设备过程进行了分析,同时也介绍了大连化学物理研究所生产的膜分离装置在烯烃回收过程中的应用情况.

关键词: 有机蒸气 , 回收 , 膜分离

壳聚糖中空纤维膜的制备及其结构研究

肖通虎 , 曹义鸣 , 邓麦村 , 周美青 , 刘健辉 , 陈珊妹

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2009.04.002

采用干湿相转化成膜的方法,纺制了壳聚糖中空纤维膜,研究了干燥方法及成膜条件对膜结构的影响.实验发现自然干燥导致膜的严重收缩,最终形成整体致密的膜结构;采用乙醇-正己烷液-液交换干燥,能够有效地避免膜结构的完全致密化,最终形成整体非对称的膜结构.成膜条件的研究结果表明,壳聚糖浓度的提高,更易形成致密层增厚的膜结构;而凝胶温度及凝胶液组成中氢氧化钠浓度的升高,有利于形成致密层更薄,支撑层孔径更大的整体非对称膜结构.进一步的研究表明,整体非对称结构的壳聚糖中空纤维膜可以应用于渗透汽化分离碳酸二甲酯/甲醇混合物,突破恒沸组成的限制,具有较好的应用前景.

关键词: 壳聚糖中空纤维膜 , 干燥方法 , 成膜条件 , 膜结构 , 渗透汽化

优先渗透CO2的TS-1/C杂化功能炭膜的制备研究

姜大伟 , 王同华 , 李琳 , 孙美悦 , 郭新闻 , 曹义鸣

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2011.04.008

以PMDA-ODA型聚酰胺酸为原料,通过掺杂钛硅分子筛(TS-1)制备气体分离用杂化功能炭膜.系统考察了钛硅分子筛(TS-1)掺杂量、炭化温度等因素对功能炭膜气体渗透性和分离性能的影响,利用FT- IR、XRD、TG和TEM等分析手段对TS- 1/C杂化原膜及其在不同温度下炭化的炭膜结构和性能进行表征.结果表明:掺杂钛硅分子筛(TS-1)可大幅提高炭膜对CO2的渗透性能；当掺杂质量分数为20％,炭化温度为600℃时,CO2、H2、O2、N2、CH4的渗透系数分别可达9087 Barrer、8111 Barrer、2 017 Barrer、426 Barrer和357 Barrer；当炭化温度为700℃以上时,功能炭膜对各气体的渗透性急剧降低,气体分离性大幅提高.

关键词: PMDA-ODA , 钛硅分子筛 , 功能炭膜 , 渗透系数 , 二氧化碳

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