基于金属有机框架材料的甲烷/氮气分离膜制备及其性能研究

来源 :江南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kangyh123
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
储量丰富且清洁高效的煤层气在我国能源结构中的地位和重要作用日益凸显。去除主要杂质氮气(N2),以富集甲烷(CH4)对于煤层气的高效利用至关重要。膜分离技术具有能耗低,效率高,占地面积小等优点,开发高渗透率、高选择性的CH4/N2分离膜材料一直是膜分离领域的研究重点之一。MIL-100(Cr)是由金属离子Cr(Ⅲ)与均苯三甲酸组成的金属有机框架材料(MOFs),具有良好的化学稳定性、极高的比表面积和丰富的不饱和金属位点,骨架结构中的有机配体对CH4具有高亲和性和优先吸附能力,在制备具有高效CH4/N2分离性能的混合基质膜方面具有潜在优势。基于此,本文以固相法合成的MIL-100(Cr)为纳米填充基元,以聚醚嵌段共聚酰胺(Pebax)为聚合物基体,构建CH4/N2分离用MOF混合基质膜,并利用MIL-100(Cr)骨架结构中的配位不饱和金属位点进行官能团修饰和孔道调节,实现混合基质膜对CH4/N2的高效分离。具体研究内容和主要结论如下:(1)采用固相法合成了MIL-100(Cr),并将其添加至Pebax基质中制备Pebax/MIL-100(Cr)混合基质膜。研究MIL-100(Cr)添加量对混合基质膜理化性质和CH4/N2分离性能的影响。结果表明:MIL-100(Cr)可均匀分散在Pebax聚合物基质中,Pebax/MIL-100(Cr)混合基质膜有较高的相分离程度;随着MIL-100(Cr)添加量的增加,混合基质膜对CH4的溶解性能逐渐提高,CH4/N2渗透选择性先增加后降低。当MIL-100(Cr)添加量为15 wt%时,Pebax/MIL-100(Cr)混合基质膜的性能最好,CH4渗透系数保持在20.01 barrer,CH4/N2的分离选择性达到3.71。(2)通过萘醇、乙二醇、2-硝基乙醇、丙醇等接枝试剂与MIL-100(Cr)结构中的不饱和金属位点配位,将羟基、硝基、甲基和萘基引入MIL-100(Cr)中,制备具有不同官能团修饰的MIL-100(Cr),将其添入Pebax基质中制备混合基质膜,研究修饰官能团结构对MIL-100(Cr)气体吸附性能及其混合基质膜CH4/N2分离性能的影响。结果表明:利用MIL-100(Cr)不饱和金属位点进行的官能团修饰不会改变MIL-100(Cr)原有的形貌与晶体结构;与萘基、甲基和羟基修饰的MIL-100(Cr)相比,硝基的引入显著提高了MIL-100(Cr)对CH4的吸附热,其CH4/N2吸附选择性达到了3.71,比未改性MIL-100(Cr)提高了25%。同时,对比萘基、甲基和羟基,硝基修饰MIL-100(Cr)制备的混合基质膜具有更好的CH4/N2分离性能,当粒子添加量为15 wt%时,混合基质膜CH4/N2选择性达到了4.01,与纯Pebax膜相比提高了22%,CH4的渗透通量则基本保持不变。(3)以2-硝基乙醇为接枝试剂,通过改变其用量制备具有不同硝基含量的NO2-MIL-100(Cr)及其混合基质膜,系统研究硝基含量对粒子气体吸附性能和膜CH4/N2分离性能的影响。结果表明:随着2-硝基乙醇用量的增加,NO2-MIL-100(Cr)结构中硝基含量逐渐增大,对CH4/N2的吸附选择性逐渐增加,但孔径逐渐减小;当2-硝基乙醇用量为6 mmol时,NO2-MIL-100(Cr)粒子对CH4/N2的吸附选择性达到3.85。此外,随着2-硝基乙醇用量的增加,Pebax/NO2-MIL-100(Cr)混合基质膜对CH4/N2的分离性能先增加后降低,当2-硝基乙醇用量为4 mmol,NO2-MIL-100(Cr)添加量为15 wt%时,Pebax/NO2(4)-MIL-100(Cr)混合基质膜获得最优异的CH4/N2分离性能,CH4渗透通量为18.5 barrer,选择性达到了4.11。
其他文献
在刑事侦查、智能监控、图像检索等领域,行人重识别一直是研究的热点.由于现有的大部分方法依赖有标注数据集,因此标签的缺乏使得无监督的行人重识别技术变得更具挑战性.为了克服这一问题,提出了一个用于生成可靠伪标签的框架,这些生成标签可以为现有监督行人重识别模型提供监督信号.假设数据集内的大部分图片都满足同一个摄像头拍摄的图片差异主要在于前景(行人)、同一个行人被不同摄像头拍摄到的图片差异主要在于背景.为
较大计量单位的量感形成需要“经验”支持。以人教版教材三年级上册“1千米有多长”的教学为基础,结合三年级学生的学习能力,确立“1千米”的量感表现。结合案例,提出“真实体验,建立‘量的表象’”“多维感知,丰富‘量的体验’”“先估后测,重视‘量的估计’”等量感培养的具体策略。
长链非编码RNA (lncRNA)在疾病的发生中起着重要作用,然而通过生物学实验探索lncRNA与疾病的关系昂贵且费时,必须开发出更准确和有效的计算方法来预测lncRNA与疾病的关系.本文提出了一种新的基于流形正则化非负矩阵分解的计算方法(MRNMFLDA)来预测lncRNA与疾病的关系.该方法首先采用相似性网络融合方法分别整合lncRNA与疾病的相似性,然后通过构建标签加权矩阵、引入流形正则化约
智能视频技术作为一种可靠、成熟的传统技术,在刑事案件侦查、治安管理防控、交通管理等公安工作中早已成为主要技术手段之一,“雪亮工程”在建设过程中普遍存在追求数量与硬件、忽视质量与应用、采集的数据信息利用效率低等现象。近年来随着“智慧公安”、“智慧安防”的持续推进建设,行人重识别与人脸识别技术已在公安视频监控综合平台中广泛应用,其中行人重识别主要用于目标识别与追踪而人脸识别主要用于目标识别与身份核验,
目的:探讨大黄游离蒽醌对肥胖模型大鼠的防治作用,初步分析大黄游离蒽醌干预肥胖的可能作用机制,为研发以大黄游离蒽醌为主体的减肥健康产品提供理论依据。方法:大黄根茎粉末用70%乙醇回流提取,二氯甲烷萃取,得大黄游离蒽醌提取物。通过液质联用(HPLC-MS)对大黄游离蒽醌提取物进行成分鉴定并通过高效液相色谱法(HPLC)测定提取物中5种大黄游离蒽醌的含量。采用湿法制粒将大黄游离蒽醌制成混悬型颗粒剂。通过
<正>2022年12月23日召开的省委经济工作会议强调:“要扎实做好‘三农’工作,全面推进乡村振兴。”这一任务是在党的二十大报告强调加快建设农业强国的背景下提出的,是在全国经济工作会议再度强调实施扩大内需战略的形势下提出的,是在吉林省粮食产量达到816.16亿斤的基础上提出的,更是在坚持稳中求进工作总基调和改善社会心理预期、提振发展信心的新要求下提出的。在这种情况下,我省迫切需要建立更加紧密的城乡
期刊
转油站作为油田生产全过程中重要的组成部分之一,承担着原油集输中转枢纽的重要作用,其以电能、热能等为消耗材料。转油站的职责主要分为中转原油和分离油气。转油站是油田耗能大户,为了降低转油站的能耗,采取节能降耗的技术措施确有必要。因此,本文首先对中转油站运转设备所需要的能量来源进行分析,对耗能情况进行梳理,再根据能耗的具体情况针对性地给出相应的节能措施,以供参考。
为建立一种快速鉴定O8、O9和O89血清型大肠杆菌的三重PCR方法,根据GenBank登录的3种血清型大肠杆菌O抗原合成基因簇序列,设计3对检测引物,通过优化反应条件建立三重PCR方法。结果:经条件优化后的三重PCR方法可有效鉴别O8、O9和O89血清型的大肠杆菌,具有良好的特异性,对其他肉羊养殖场常见血清型的大肠杆菌和致病菌无特异扩增条带;敏感性检测显示,三重PCR方法对O8和O89血清型的最小
<正>仙姑村位于常州市金坛区茅山旅游度假区北部,村域面积11.21平方公里,人口4036人,2021年农民人均可支配收入42000元。该村周边分布有茅山元阳观、崇寿观、三清观、乾元观、海底水库等旅游景点,村域内有江苏省气象试验基地、宝盛园、索普度假村、一号农场等大型旅游景区,是全国首批乡村旅游重点村。仙姑村自1998年开办第一家农家乐餐饮起,依托茅山景区优势,大力发展旅游产业,村内现建有草莓、杨梅
期刊
在《人类活动对生态环境的影响》(第1课时)的教学中,通过创设真实的教学情境,设计一系列由简单到复杂的问题串,构建人口、资源和环境之间关系的概念模型,探讨减小生态赤字的方案等,促使学生深入理解生态足迹、生态承载力、生态赤字等概念,明确人口增长是如何影响环境的,同时提升学生的生命观念、科学思维等生物学学科核心素养。