板状CC复合膜的制备及其气体分离性能1.pdfVIP

第26卷第4期 新型炭材料 V01．26No．4 2011年8月 NEWCARBONMATERIALS Aug．2011 文章编号：1007-8827(2011)044)271437 板状C／C复合膜的制备及其气体分离性能 王同华， 郑青春， 李琳， 陈安亮， 曹 越 (大连理T大学化工学院精细化T国家重点实验室炭素材料研究室，辽宁大连116012) 摘要： 以商用PMDA—ODA型聚酰胺酸为涂膜液，采取旋转涂膜技术在煤基板状炭膜支撑体上制备成C／C复 合膜。研究了旋转涂膜次数、支撑体性质、支撑体表面预浸渍处理及加入表面改性剂对C／C复合膜气体分离性能 的影响，采用扫描电镜对炭膜的复合效果和微结构进行表征。结果表明：随着旋转涂膜次数的增加，气体的渗透速 率下降、分离系数增加；与无烟煤支撑体相比，以烟煤支撑体制备的C／C复合膜气体渗透速率和分离系数均较大； 无烟煤支撑体经预浸渍处理后可以提高C／C复合膜的气体渗透速率；涂膜液中加入表面改性剂可以改善涂膜液和 支撑体的复合效果，经一次涂膜即可制备出具有分子筛分性质的C／C复合膜。以烟煤为支撑体制备的C／C复合 率为4．99x10一mol·m’2S-t．Pa一，一次富集氧气浓度达到74．4％。 关键词：C／C复合膜；煤；聚酰胺酸；制备；气体分离 383 A 中图分类号：TB 文献标识码： 。 前言日¨舌 兴验实验 气体膜分离技术由于“经济、便捷、高效、洁净” 2．1实验材料 的技术特点，被认为是继“深冷分离”和“变压吸附 实验所用的涂膜液为商用聚酰胺酸(PAA)，由 分离”之后最具有发展前景的新一代气体分离技 天津绝缘材料厂提供；溶剂为N—N二甲基乙酰胺。 术，目前已广泛用于空气、天然气分离，二氧化碳分 2．2 C／C复合膜的制备 离与回收，石油化工或合成氨尾气中氢回收和酸性 2．2．1炭膜支撑体的制备 气体脱除等方面[1-3】。炭膜作为新型的碳基膜材料， 以无烟煤和烟煤为原料，其工业分析及粒度分 比传统的聚合物气体分离膜具有更好的气体渗透能 布如表l所示。 力和分离选择性，良好的热、化学稳定性和机械强 表1煤样的工业分析 度，被认为是本世纪替代现有气体分离技术的一个 Table1 Proximateofcoals analysis 非常重要的技术【4剖。炭膜从结构上可分为均质炭 膜和复合炭膜。均质炭膜质脆，没有实际应用价值。 复合炭膜是将聚合物前驱体如聚酰亚胺、聚糠醇等 复合在多孔支撑体上形成分离层经炭化制备而成， the airdried theash moistureof denoted 机械强度好，具有良好的应用前景归以引。目前，常用 (Note：‰denoted basis，Ad ofdried thevolatileof andashfree basis，‰denoted dry coal) 的支撑体多为无机陶瓷膜、多孔不锈钢等，价格昂 贵㈣61。