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SPEEK/PSI半互穿网络共混膜的制备及其CO2分离研究

2021-01-29高殷王永洪张新儒李晋平凌军

化工学报 2020年12期

高殷,王永洪,2,张新儒,2,李晋平,2,凌军

(1 太原理工大学化学化工学院,山西太原030024; 2 气体能源高效清洁利用山西省重点实验室,山西太原030024;3云南中烟工业有限责任公司技术中心,云南昆明650231)

引 言

煤作为主要的化石能源,在促进国民经济快速发展的同时,大量烟道气的排放给全球环境带来很大压力。温室气体CO2的过量排放致使全球性的气温升高,引发土地荒漠化、极端天气频发等一系列环境问题,引起世界各国的高度重视[1-2]。为了保护健康、绿色和可持续发展的美好家园,各国纷纷提出应对措施[3-4]。从烟道气中分离回收CO2常用的方法有吸收法[5]、吸附法[6]、低温蒸馏法[7]和膜分离法,其中膜分离法因投资少、分离效率高和能耗低等优点具有极大的发展潜力[8-11]。然而,高分子膜渗透性和选择性之间的trade-off效应限制了其在化工过程中的应用。因此,如何通过膜结构调控,获得性能优异且稳定的高分子膜成为研究的热点。

高分子共混膜通常选用具有高气体分离性能的聚合物,利用不同材料间的协同作用提高气体分离性能。Lilleby 等[12]选用PSF 微滤膜作为支撑体,采用浸涂法制备PVA/PVP/PEI 共混膜。结果表明,与纯PVA 膜相比,共混膜的力学性能和气体分离性能均得到提升,三种高分子材料协同作用,强化了气体分离性能。李翠娜[13]采用流延法制备PVDFPEG/PP 共混复合膜。PEG 含量为45%(质量)时,共混复合膜CO2渗透速率为4 GPU (1 GPU=7.5×10-10cm3·cm-2·s-1·Pa-1),CO2/N2选择性为36,与纯PVDF/PP 复合膜相比,渗透性显著增加,但将共混膜浸于水中后,由于PEG 溶解形成大孔,尽管气体渗透性显著提高,但选择性急剧降低。……

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