【摘 要】
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为了减少烟道气中温室气体的排放以及解决天然气运输过程中酸性气体对管道的腐蚀问题,CO2/N2及CO2/CH4的分离尤其重要.膜法气体分离过程相较于传统分离技术(如吸附,蒸馏等),具有能耗低、分离过程无相变、操作简便且成本低廉等优点.因此膜分离技术在CO2的分离领域具有十分广阔的发展前景.金属有机骨架材料(MOFs) Cu-BTC因其可化学修饰、孔道可调、比表面积大及与CO2分子之间存在强作用力等特
【机 构】
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中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,山东青岛,266580
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为了减少烟道气中温室气体的排放以及解决天然气运输过程中酸性气体对管道的腐蚀问题,CO2/N2及CO2/CH4的分离尤其重要.膜法气体分离过程相较于传统分离技术(如吸附,蒸馏等),具有能耗低、分离过程无相变、操作简便且成本低廉等优点.因此膜分离技术在CO2的分离领域具有十分广阔的发展前景.金属有机骨架材料(MOFs) Cu-BTC因其可化学修饰、孔道可调、比表面积大及与CO2分子之间存在强作用力等特点,被认为是最有前途的材料之一.本文选择聚醚嵌段酰胺Pebax MH 1657作为聚合物基体,Cu-BTC作为填充材料制备有机-无机杂化膜材料,以获得CO2选择性高且渗透性能良好的膜材料.经压差法气体渗透性能测试发现,掺入Cu-BTC的杂化膜CO2的渗透通量可达73.5 Barrer,CO2/CH4的选择系数达15.3,CO2/N2的选择系数达到55.89,分别是纯Pebax膜的2.73倍,1.08倍和1.47倍.此外,为了使MOFs和聚合物基质更好地融合,本论文还对Cu-BTC进行了氨基化处理和小尺寸处理,制备NH2-Cu-BTC和亚微米级的NH2-Cu-BTC,再经与Pebax掺杂制备杂化膜.经压差法气体渗透性能测试发现,NH2-Cu-BTC制备的杂化膜CO2的渗透通量可达116.9 Barrer,CO2/CH4的选择系数达17.98,CO2/N2的选择系数达到60.88,分别是纯Pebax膜的4.34倍,1.27倍和1.6倍；亚微米级的NH2-Cu-BTC制备的杂化膜CO2的渗透通量可达111.8 Bar,CO2/CH4的选择系数可达18.05,CO2/N2的选择系数达到66.27,分别是纯Pebax膜的4.15倍,1.28倍和1.74倍.
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