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由碳源燃料燃烧产生二氧化碳是当前人类面临的最重要环境挑战之一,当今全球温度不可控制地上升,导致气候变暖,可能是不受控制的CO2排放的结果。全球气温持续性升高,使人类以及地球上的其他生物的生存环境一步步变得更加恶劣。然而,二氧化碳有一定的二次利用价值。因此二氧化碳分离与捕集变得尤为重要,发展高效的二氧化碳分离技术成为环境保护乃至经济发展的重点。近年来,膜分离技术凭借其无相态变化、选择性好、适应性强的特点进入工业领域和科学界。共混膜可以结合不同的膜分离材料的特点和优点,使膜的气体分离效果达到更佳。因此本研究从共混膜的设计理念出发,结合聚琥珀酰亚胺(PSI)结构与性能以及聚醚共聚酰胺(PEBA2533)的性能,制备了两种性能优异的复合膜,并研究了其吸水、力学性能及二氧化碳分离性能。
本文以PEBA2533为膜基质,PSI为改性剂,原位制备了PAsp/PEBA互穿网络水凝胶复合膜。PAsp的引入不仅提高了膜的吸水性能、力学性能,而且显著改善了膜的CO2分离性能。在PSI用量为15wt%时,PAsp/PEBA互穿网络水凝胶复合膜的综合性能达到最佳。膜的吸水率从纯膜的1.5%增加到32.01%;力学性能达到最佳,拉伸强度和断裂伸长率分别为12.01MPa、725.81%,比PEBA纯膜提高了21.80%、43.42%。对PAsp/PEBA水凝胶复合膜的气体分离性能的研究结果显示:CO2渗透系数达到513Barrer,CO2/N2选择性为68。与纯膜相比,CO2渗透系数、CO2/N2选择性分别提高了214%和240%。
以精氨酸(LARG)改性的PSI(MPSI)和氨基化SiO2(NH2-SiO2)为双改性剂,作为复合材料添加到PEBA2533膜基质中,原位制备MPSI/PEBA/NH2-SiO2复合膜,并研究了MPSI/PEBA/NH2-SiO2复合膜的力学性能和CO2分离性能。NH2-SiO2的加入提高了膜的气体分离性能;而PSI的引入,显著改善了膜的力学性能。本文探讨了复合膜的气体分离性能达到最佳时,膜的制备条件。结果显示NH2-SiO2、PSI和LARG含量分别为5wt%、15wt%和7wt%时,MPSI/PEBA/NH2-SiO2复合膜的气体分离性能达到最佳。此时,CO2渗透系数为593Barrer,CO2/N2选择性为56。
本文以PEBA2533为膜基质,PSI为改性剂,原位制备了PAsp/PEBA互穿网络水凝胶复合膜。PAsp的引入不仅提高了膜的吸水性能、力学性能,而且显著改善了膜的CO2分离性能。在PSI用量为15wt%时,PAsp/PEBA互穿网络水凝胶复合膜的综合性能达到最佳。膜的吸水率从纯膜的1.5%增加到32.01%;力学性能达到最佳,拉伸强度和断裂伸长率分别为12.01MPa、725.81%,比PEBA纯膜提高了21.80%、43.42%。对PAsp/PEBA水凝胶复合膜的气体分离性能的研究结果显示:CO2渗透系数达到513Barrer,CO2/N2选择性为68。与纯膜相比,CO2渗透系数、CO2/N2选择性分别提高了214%和240%。
以精氨酸(LARG)改性的PSI(MPSI)和氨基化SiO2(NH2-SiO2)为双改性剂,作为复合材料添加到PEBA2533膜基质中,原位制备MPSI/PEBA/NH2-SiO2复合膜,并研究了MPSI/PEBA/NH2-SiO2复合膜的力学性能和CO2分离性能。NH2-SiO2的加入提高了膜的气体分离性能;而PSI的引入,显著改善了膜的力学性能。本文探讨了复合膜的气体分离性能达到最佳时,膜的制备条件。结果显示NH2-SiO2、PSI和LARG含量分别为5wt%、15wt%和7wt%时,MPSI/PEBA/NH2-SiO2复合膜的气体分离性能达到最佳。此时,CO2渗透系数为593Barrer,CO2/N2选择性为56。