管式MOFs雜化膜的制備及其芳烴/烷烴分離性能研究
發(fā)布時間：2021-10-17 05:14
芳烴/烷烴混合物的分離是石油工業(yè)中最重要也是最具有挑戰(zhàn)性的課題,采用滲透汽化法分離芳烴/烷烴混合物具有潛在的應(yīng)用前景,發(fā)展新型膜材料是亟待解決的關(guān)鍵問題之一。有機/無機雜化膜被認為是最具發(fā)展前景的滲透汽化膜,然而傳統(tǒng)的無機粒子與有機聚合物之間的相容性和分散性仍有待提高。金屬有機骨架（MOFs）是一種新型有機-無機多孔材料,變化萬千的有機配體和無機組分使MOFs能夠形成多樣的拓撲結(jié)構(gòu)。由于MOFs具有超高的比表面積、可修飾的內(nèi)表面、結(jié)合有機物和無機物的特點,因此與聚合物具有良好的相容性,這些獨特的性質(zhì)使其成為制備有機/無機雜化膜的理想材料。本課題采用MOFs材料作為促進傳遞的粒子,研究了MOFs在芳烴優(yōu)先傳遞滲透汽化膜分離領(lǐng)域中的應(yīng)用,選取了不同種類MOFs作為雜化粒子,采用不同的成膜方法成功地制備出可應(yīng)用于芳烴/烷烴混合物分離的管式MOFs/聚合物雜化膜,并研究了MOFs在分離過程中對芳烴的促進傳遞作用。首先利用靜態(tài)壓力驅(qū)動自組裝法成功制備了Cu3（BTC）2/PVA雜化膜,用于50 wt.%甲苯/正庚烷混合物體系滲透汽化分離。通過掃描電鏡（...
【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
滲透汽化溶解-擴散機理Figure1-1Solution-diffusionmechnisimofpervaporation
北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文結(jié)構(gòu)，造成雜化膜的通量并不高。在有機膜材料中加入無機成分，有可能促進待分離組分在膜內(nèi)的溶解，離組分在膜中擴散速率的差異，從而提高膜的分離選擇性。有機/無機過雜化材料的表面與孔道特性改變相鄰聚合物鏈的性質(zhì)、動態(tài)構(gòu)象以及的自由體積等，調(diào)整有機膜的微觀結(jié)構(gòu)和親芳烴性能，從而提高芳烴優(yōu)化膜的選擇性和滲透通量。但是上述提到的無機粒子與有機聚合物膜材黏合力都很弱，導(dǎo)致二者的相容性較差，很容易在膜表面存在缺陷，如間的結(jié)合力及界面連續(xù)性成為關(guān)鍵，所以迫切需要尋找一種與無機粒子高比表面積和高吸附性，同時與有機聚合物膜材料結(jié)合性好的填充粒
材料的研究涵蓋了無機化學(xué)、有機化學(xué)、晶體學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)種新興的多孔材料吸引了廣大研究者的關(guān)注。OFs 由于其具有超高的比表面積、粒徑可控、孔徑可調(diào)等特點成為材究熱點。金屬有機骨架結(jié)構(gòu)材料還具有結(jié)構(gòu)可調(diào)性，由于金屬離子和類的多樣化，所以可以根據(jù)需要來設(shè)計金屬有機骨架材料的結(jié)構(gòu)。通子與有機配體的選擇可以獲得不同組成與結(jié)構(gòu)的 MOFs 材料；通過對設(shè)計實現(xiàn)對 MOFs 孔洞尺寸與形狀的調(diào)節(jié)；通過對有機配體官能團的變 MOFs 孔洞表面的化學(xué)性質(zhì)。作為一種新型的多孔材料，MOFs 材來設(shè)計金屬有機骨架結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)。如圖 1-3 所示，其在儲氫、儲甲料、光電材料、藥物緩釋和水處理等諸多領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用價值[6具有獨特的可設(shè)計性、規(guī)則的納米孔洞及較強的可修飾性，MOFs 材領(lǐng)域開始引起了人們的廣泛關(guān)注。將 MOFs 材料引入到分離膜材料領(lǐng)其特有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，改善膜的分離性能，從而為其開拓一個新的應(yīng)用領(lǐng)進新型分離膜材料的研制與開發(fā)[69,70]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用及研究進展[J]. 楊方威,馮敘橋,曹雪慧,李萌萌,段小明,韓鵬祥. 食品科學(xué). 2014(11)
[2]芳烴/脂肪烴滲透汽化分離膜的研究進展[J]. 郭春剛,熊純青,李戰(zhàn)勝,李楊,安小江,張春慶,王玉榮. 化學(xué)工業(yè)與工程. 2009(03)
[3]氯化銀/聚甲基丙烯酸甲酯有機-無機雜化膜的研究[J]. 鄭幸存,吳禮光,汪錳,裘俊紅,高從堦. 水處理技術(shù). 2007(05)
[4]膜分離技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J]. 岳志新,馬東祝,趙麗娜,趙寒梅. 云南地理環(huán)境研究. 2006(05)
[5]膜分離技術(shù)的應(yīng)用與進展[J]. 姜安璽,趙玉鑫,李麗,李德強. 黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報. 2002(03)
本文編號：3441179
【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
滲透汽化溶解-擴散機理Figure1-1Solution-diffusionmechnisimofpervaporation
北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文結(jié)構(gòu)，造成雜化膜的通量并不高。在有機膜材料中加入無機成分，有可能促進待分離組分在膜內(nèi)的溶解，離組分在膜中擴散速率的差異，從而提高膜的分離選擇性。有機/無機過雜化材料的表面與孔道特性改變相鄰聚合物鏈的性質(zhì)、動態(tài)構(gòu)象以及的自由體積等，調(diào)整有機膜的微觀結(jié)構(gòu)和親芳烴性能，從而提高芳烴優(yōu)化膜的選擇性和滲透通量。但是上述提到的無機粒子與有機聚合物膜材黏合力都很弱，導(dǎo)致二者的相容性較差，很容易在膜表面存在缺陷，如間的結(jié)合力及界面連續(xù)性成為關(guān)鍵，所以迫切需要尋找一種與無機粒子高比表面積和高吸附性，同時與有機聚合物膜材料結(jié)合性好的填充粒
材料的研究涵蓋了無機化學(xué)、有機化學(xué)、晶體學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)種新興的多孔材料吸引了廣大研究者的關(guān)注。OFs 由于其具有超高的比表面積、粒徑可控、孔徑可調(diào)等特點成為材究熱點。金屬有機骨架結(jié)構(gòu)材料還具有結(jié)構(gòu)可調(diào)性，由于金屬離子和類的多樣化，所以可以根據(jù)需要來設(shè)計金屬有機骨架材料的結(jié)構(gòu)。通子與有機配體的選擇可以獲得不同組成與結(jié)構(gòu)的 MOFs 材料；通過對設(shè)計實現(xiàn)對 MOFs 孔洞尺寸與形狀的調(diào)節(jié)；通過對有機配體官能團的變 MOFs 孔洞表面的化學(xué)性質(zhì)。作為一種新型的多孔材料，MOFs 材來設(shè)計金屬有機骨架結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)。如圖 1-3 所示，其在儲氫、儲甲料、光電材料、藥物緩釋和水處理等諸多領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用價值[6具有獨特的可設(shè)計性、規(guī)則的納米孔洞及較強的可修飾性，MOFs 材領(lǐng)域開始引起了人們的廣泛關(guān)注。將 MOFs 材料引入到分離膜材料領(lǐng)其特有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，改善膜的分離性能，從而為其開拓一個新的應(yīng)用領(lǐng)進新型分離膜材料的研制與開發(fā)[69,70]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用及研究進展[J]. 楊方威,馮敘橋,曹雪慧,李萌萌,段小明,韓鵬祥. 食品科學(xué). 2014(11)
[2]芳烴/脂肪烴滲透汽化分離膜的研究進展[J]. 郭春剛,熊純青,李戰(zhàn)勝,李楊,安小江,張春慶,王玉榮. 化學(xué)工業(yè)與工程. 2009(03)
[3]氯化銀/聚甲基丙烯酸甲酯有機-無機雜化膜的研究[J]. 鄭幸存,吳禮光,汪錳,裘俊紅,高從堦. 水處理技術(shù). 2007(05)
[4]膜分離技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J]. 岳志新,馬東祝,趙麗娜,趙寒梅. 云南地理環(huán)境研究. 2006(05)
[5]膜分離技術(shù)的應(yīng)用與進展[J]. 姜安璽,趙玉鑫,李麗,李德強. 黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報. 2002(03)
本文編號：3441179
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