ZIF-8-乙二醇膜的制备及其CO2/CH4分离性能研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ncwuer
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
全球天然气的年消费量巨大,呈连续增长的趋势。由于储层来源的不同,原始天然气中通常含有不同浓度的水、二氧化碳气体,二氧化碳的存在会降低甲烷的燃烧热值,在气体运输过程中,由于水的存在还可能会生成水合物,导致对设备和管道的腐蚀、堵塞,因此,开发一种经济可行的从天然气中分离二氧化碳的技术是必要的。膜分离技术凭借效率高、能耗低、操作简单、不涉及相变或化学添加剂、易于放大等优点,在脱除CO2方面占主导地位。为获得制备工艺简单、高CO2渗透性能和CO2/CH4选择性的气体分离膜,本文以乙二醇为溶剂,碱式碳酸锌和2-甲基咪唑为原料,采用一锅法制备出ZIF-8-乙二醇浆液,并浇铸在PTFE微孔膜基底上刮取成膜,探究不同条件对膜分离性能的影响,具体研究内容如下:(1)采用新型工艺手段合成ZIF-8-乙二醇浆液,在亲水型PTFE基底上制备成膜。XRD结果显示ZIF-8的结晶度高,SEM表明ZIF-8粒径均一且在膜中分散均匀。研究膜内ZIF-8固含量、进料压力、操作温度对膜CO2/CH4分离性能的影响。结果表明:利用分子筛分,在室温、100 k Pa下,20wt%ZIF-8-乙二醇膜的CO2/CH4分离性能最佳,CO2渗透系数为225.14 Barrer,CO2/CH4选择性为13.80。(2)基于ZIF-8-乙二醇浆液,增大原料2-甲基咪唑与锌离子的摩尔比例,成功制备ZIF-8-乙二醇-2-甲基咪唑膜,SEM表明ZIF-8粒径减小且大小不一。研究膜内2-甲基咪唑含量、进料压力、操作温度对膜CO2/CH4分离性能的影响。结果表明:在室温、100 k Pa下,20wt%ZIF-8-乙二醇-2-甲基咪唑-4膜的CO2/CH4分离性能最佳,CO2渗透系数为344.08 Barrer,CO2/CH4选择性为18.06。分离过程中利用ZIF-8的物理吸附和2-甲基咪唑的化学吸附双重作用,促进ZIF-8-乙二醇-2-甲基咪唑膜对CO2/CH4的分离。(3)基于ZIF-8-乙二醇-2-甲基咪唑浆液,添加表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),成功制备出ZIF-8-乙二醇-2-甲基咪唑/PVP膜,在合成浆液过程中,通过PVP对ZIF-8纳米颗粒的粒径尺寸进行调控,XRD、SEM结果显示,添加PVP并未对ZIF-8的晶体结构造成破坏,ZIF-8粒径尺寸进一步减小,但是增加膜内ZIF-8颗粒的团聚现象。探究膜内PVP的添加量、进料压力、操作温度对膜CO2/CH4分离性能的影响。结果表明:在室温、100 k Pa下,20wt%ZIF-8-乙二醇-2-甲基咪唑-4/1wt%PVP膜的CO2/CH4分离性能最佳,CO2渗透系数为304.05 Barrer,CO2/CH4选择性为15.72。PVP的加入,对膜的分离性能起到消极作用,但是PVP作为生长抑制剂,可以控制ZIF-8的成核速率,限制ZIF-8晶体的生长,从而有效地控制ZIF-8晶体在乙二醇中的尺寸。
其他文献
背景儿童失神癫痫(childhood absence epilepsy,CAE)是一种常见的全身性癫痫综合征,临床上表现为典型失神发作。CAE发病机制比较复杂,其分子机制暂不明确。而离子在膜上的流动是许多生理过程的中心,离子通道功能需要一个连续的水孔穿过蛋白质,以确保离子通过电扩散迁移。CLC转运蛋白和通道在原核生物和真核生物的各种器官和组织中广泛表达,并在正常生理和疾病中发挥着重要作用。CIC转
学位
冷却系统在流程工业中广泛应用,针对大温度范围的热物流冷却过程,单一的冷却方式存在着各自的局限性,而包含不同冷却方式(例如空冷、水冷、制冷)的级联冷却系统可以更经济的满足冷却需求。在级联冷却系统中,不同冷却方式之间的热负荷分配或者说冷却方式之间的温度分割点对系统的投资和操作费用有着很大的影响,但是相关的优化方法研究甚少。另一方面,余热资源尤其是低温余热的回收利用是提高能源利用效率和节能降耗的重要途径
学位
循环流化床以其优越性能广泛应用于石油、化工、能源等工业生产领域。为了能够准确识别出循环流化床内的颗粒聚团,本文以高度分别为12.4 m和5.0 m,横截面为20×200 mm的二维提升管与下行床为研究对象,使用高速摄像机获得反映循环流化床流动特性的原始图像。通过k-means算法识别颗粒聚团,详细考察了颗粒聚团的空间分布特性以及操作条件的影响,并通过颗粒聚团参数与宏观流动参数的关联,给出了颗粒聚团
学位
背景非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)是一种常见的恶性肿瘤,其发病率在世界范围内逐年上升,早期临床症状不明显,晚期常出现转移,错过了最佳治疗时机,严重威胁着患者的生命健康。越来越多的证据表明,肿瘤微环境(Tumor microenvironment,TME)在非小细胞肺癌的发展、侵袭和转移等多个阶段都发挥着重要作用,多种细胞因子参与了肿瘤微环境的调节。
学位
背景三肽基肽酶Ⅱ(TPP2)是真核生物丝氨酸肽酶家族的成员,可从较长肽的N端去三肽。其在细胞的自身免疫、衰老和新陈代谢中起到重要作用。有研究发现,TPP2基因功能异常的患者引发自身免疫性疾病、无菌性脑炎。我们前期实验证明了,与野生型小鼠相比,TPP2全身敲除小鼠出现严重的免疫缺陷,且其在学习和记忆方面受到损伤[1]。小鼠学习、记忆能力的受损是TPP2基因缺失造成免疫系统受损从而引起的,还是直接作用
学位
背景肝细胞癌(以下简称肝癌)是全球癌症相关死亡的第三大原因。TDP-43作为RNA/DNA结合蛋白,在癌症进展中至关重要。然而,其在肝癌中的作用及相关机制尚未完全阐明。前期研究发现脂代谢调控子ABHD2的m RNA序列中可能存在TDP-43蛋白的结合位点。而TDP-43与ABHD2在肝癌中的关系迄今未有报道。目的本研究旨在探究TDP-43在肝癌发生发展过程中发挥的重要作用,并进一步阐明TDP-43
学位
背景缺血性卒中是指由于各种原因所致脑部血液供应障碍,导致局部脑组织出现缺血、缺氧性坏死,而出现相应神经功能缺损的一类临床综合征,是我国最常见的卒中。伴随着干细胞技术日益成熟,目前干细胞移植是缺血性卒中治疗领域的一个新兴方法。骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)是骨髓来源的非造血间质细胞,能够分化成多种类型的细胞,移植到梗死部位可以达到
学位
设备布局是与工程实际紧密联系的创造性问题,对制造系统的建造成本与生产过程等方面均有重要影响。以往的装置内布局研究没有形成明显的设备分区,不利于设备的安置,难以将标准与规范融合进模型中,在实用性方面有一定的欠缺,且几乎没有涉及装置内管架的优化设计,导致整体布局不够全面、系统。针对以上情况,本文提出了多框架的分区布局结构,兼顾了两个不同尺度,即设备布局与框架布局的耦合优化,且完成了装置内管架设计。使用
学位
目的科研论文是医疗卫生体系中科研成果产出的重要内容,其数量与质量均可反映医院的科研水平。医院科研管理水平在医院管理中占着举足轻重的地位,科研管理水平的提升可促进医院科研水平的提高,从而增强医院在行业内的综合竞争力。因此,本研究主要从论文产出方面对医院科研水平进行评价,从而探讨医院科研水平的提升策略。方法本研究采用便利抽样法从河南省三级医院抽取20家为研究对象。运用文献计量的方法,综合国内外学者对论
学位
深入打好污染防治攻坚战的序幕已拉开,且全球原油劣质化程度日益加剧,对原有的加氢脱硫手段提出了更高的要求。为改进传统硫化型催化剂的不足之处,开发新一代高效稳定催化剂迫在眉睫,金属磷化物中的磷化镍以其独特的优势成为关注重点。本文主要研究了镍磷摩尔比和还原温度对磷化镍晶型结构、形貌、表面性质的影响,并考察了不同晶型结构磷化镍催化剂的加氢脱硫反应活性以及催化剂晶型结构与加氢脱硫反应活性、路径选择性之间的关
学位