接枝型聚离子液体聚砜膜制备及CO2分离性能 （着急）

聚离子液体是一种具有较高CO2选择性的新型膜材料,然而,由于可聚合离子液体的种类少、价格昂贵,难以实现工业应用。对此,本文提出以商业化芳族聚合物聚砜（PSf）为基础材料,通过简单可控的氯甲基化和咪唑鎓化反应,制备接枝型聚离子液体—咪唑鎓化聚砜（PSf-g-[MIm][Cl]）膜。研究了咪唑鎓化程度、操作温度、操作压力对膜性能的影响,结果表明该膜材料具有较好的压力稳定性,并且咪唑鎓（MIm）基团含量会极大的影响其性能,随着咪唑鎓化程度的增加,膜内MIm基团逐渐形成连续的传递通道,CO2渗透系数和选择性显著提高。本文制备的聚离子液体,咪唑鎓化程度最高达172%,具有良好的成膜性,在25 ℃、0.4 MPa以及增湿条件下进行测试,CO2渗透系数达到66.4 barrer,CO2/N2选择性为118.4。     

咪唑鎓化聚醚砜CO2固定载体分离膜的初探

通过化学改性的方法以氯甲基辛基醚(CMOE)、1-甲基咪唑(MIm)和聚醚砜(PES)为材料制备了咪唑鎓化聚醚砜(Im PES),并以其为分离层,聚丙烯(PP)为支撑层制备了用于CO2分离的固定载体复合膜。考察了咪唑鎓化程度、聚合物浓度、操作温度和压力对Im PES/PP复合膜性能的影响。结果表明,咪唑鎓化程度(DIm)对复合膜的性能影响最大,随着咪唑鎓化程度的提高,特别是当DIm大于50%后,复合膜对CO2的分离性能有很大提高。当取代度DIm为64%、聚合物质量分数为20%、测试温度为30℃、压力为0.4MPa时,Im PES/PP复合膜的纯CO2渗透速率为23.92GPU,CO2/N2理想分离因子为65.34。     

羧基化聚酰亚胺膜的制备及其对CO_2/CH_4分离性能的研究

通过羟基聚酰亚胺(HPI)与对氟苯甲酸间的亲核取代反应合成了羧基化聚酰亚胺(CPI),以水为绿色溶剂,采用溶剂挥发法制备了不同羧化度的CPI膜,研究了引入羧基对CPI膜的CO_2、CH_4渗透分离性能的影响。结果表明,随着羧化度的增加,CPI膜的CO_2渗透系数以及CO_2/CH_4的选择性均不断增加,制备的CPI膜打破了trade-off规则。当羧化度为19%、压力为0.1 MPa、温度为25℃时,CO_2的渗透系数为68 Barrer,CO_2/CH_4的选择性达到78,CPI膜比纯HPI膜的CO_2渗透系数和CO_2/CH_4选择性分别提高了467%和224%。     

负载硅聚醚离子液体的制备及催化转化CO_2的应用

首先制备氯化1-羧基聚醚-3-甲基咪唑离子液体[HOOC-PECH-MIM]Cl,再将其与正硅酸乙酯(TEOS)反应制备负载硅聚醚离子液体催化剂(Si-[HOOC-PECH-MIM]Cl),采用红外光谱仪、热重分析仪和电镜扫描仪对其化学结构、热性能和表观形貌进行测试。然后用其催化转化二氧化碳(CO_2)合成碳酸丙烯酯。研究温度、压力、催化剂用量等因素对转化率和选择性的影响。结果表明,负载硅聚醚离子液体制备成功,实现了相态转变,且具有较高的热稳定性。在较温和条件下即可高效完成催化过程,活性高、选择性好。当催化温度为90℃,压力为1.8 MPa,用量为2.5%时,转化率和选择性分别为100%和97.2%。     

用于CO_2分离的[bmim][Tf_2N]-PAN共混膜制备及性能

咪唑类离子液体对CO2有良好的溶解性,利用其进行气体分离可以同时提高膜对CO2的选择性和渗透性。利用1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺([bmim][Tf2N])离子液体对CO2具有较高的溶解选择性,将[bmim][Tf2N]和聚丙烯腈(PAN)共混制备膜液,涂覆在聚丙烯(PP)支撑层上,利用溶剂蒸发法制备共混复合膜。结果表明,[bmim][Tf2N]的添加对复合膜气体分离性能有明显提高,在离子液体质量分数达到50%后,离子液体逐渐变为连续相,增加了CO2气体的传递通道;气体渗透性能显示其CO2渗透速率可达34.76 GPU,CO2/N2和CO2/CH4理想选择性分别可达49.51和25.14;在随后改变操作压力和测试温度的实验中发现,增大跨膜压差和测试温度均有利于复合膜渗透速率的提升。     

离子液体支撑膜CO_2/N_2分离性能的温变与压变规律研究

将1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体固载于亲水型聚偏氟乙烯基膜上制备出离子液体支撑膜。建立了膜分离实验装置,采用恒压变容测试法研究了其CO_2/N_2分离性能。结果表明:随着操作温度的升高二氧化碳渗透率呈对数增长关系,而CO_2/N_2理论分离因子呈指数降低关系;操作压力对离子液体支撑膜的分离性能影响不大。表明离子液体支撑膜在烟气二氧化碳分离领域具有潜在的应用价值。     

N_2优先渗透ZIF-8复合膜的制备及其CO_2捕集

为了获得经济节能的烟道气CO_2回收方法,制备了一种新型的N_2优先渗透ZIF-8复合膜。以柔性聚砜(PSf)多孔膜为支撑层,采用Zn~(2+)与壳聚糖的交联溶液对聚砜支撑层表面改性,使Zn~(2+)固定在PSf膜表面;然后与2-甲基咪唑(Hmim)配位得到ZIF-8晶种层;最后通过界面聚合法二次生长制得ZIF-8复合膜。采用FTIR、XRD及SEM对ZIF-8复合膜的形貌结构进行表征,结果显示成功制备了致密的ZIF-8复合膜。在进料气为纯气条件下,探究了二次生长时间、Zn~(2+)溶液的浓度、测试时间及测试压力对ZIF-8复合膜N_2/CO_2分离性能的影响,阐明其N_2优先渗透机理;并进一步考察了混合气分离性能。结果表明:在25℃和0.1 MPa下,最优ZIF-8复合膜的N_2渗透性为523 GPU,N_2/CO_2选择性为19;同条件下混合气的N_2渗透性和N_2/CO_2选择性分别为517 GPU和18。所制备的ZIF-8复合膜可以使N_2优先渗透,实现烟道气中高浓度N_2渗透,低浓度CO_2截留在膜的上游侧。原因主要是ZIF-8复合膜含有较多的CO_2强吸附位点,使CO_2被吸附在膜内不易从膜的下游侧脱附,渗透性小,而N_2优先渗透,这为N_2优先渗透膜的制备提供了一种新思路。     

功能化离子液体的合成及对CO2的吸收

以1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐和甘氨酸为原料,采用两步法合成了一种新型功能性离子液体1-氨丙基-3-甲基咪唑甘氨酸盐([APMim][Gly]),考察对CO_2的吸收性能。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)等进行表征,分析其结构及热稳定性。与N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液对比,研究了压力为1 MPa,不同质量分数的[APMim][Gly]在不同温度下对CO_2的吸收能力,并进行多次循环再生,探讨该离子液体[IL]的循环稳定性。结果表明:在30℃时,质量分数为20%的[APMim][Gly]溶液具有最佳的吸收能力,对CO_2的吸收量可达1.32 mol/mol,远高于MDEA溶液。该离子液体具有良好的再生能力,经过6次循环其吸收率仍高达92.4%。     

负载硅聚醚离子液体的制备及催化转化CO_2的应用

首先制备氯化1-羧基聚醚-3-甲基咪唑离子液体[HOOC-PECH-MIM]Cl,再将其与正硅酸乙酯(TEOS)反应制备负载硅聚醚离子液体催化剂(Si-[HOOC-PECH-MIM]Cl),采用红外光谱仪、热重分析仪和电镜扫描仪对其化学结构、热性能和表观形貌进行测试。然后用其催化转化二氧化碳(CO_2)合成碳酸丙烯酯。研究温度、压力、催化剂用量等因素对转化率和选择性的影响。结果表明,负载硅聚醚离子液体制备成功,实现了相态转变,且具有较高的热稳定性。在较温和条件下即可高效完成催化过程,活性高、选择性好。当催化温度为90℃,压力为1.8 MPa,用量为2.5%时,转化率和选择性分别为100%和97.2%。     

IL@ZnBDC/PI混合基质膜的制备及CO2分离性能研究

选取咪唑型离子液体修饰金属有机框架填料ZnBDC制备IL@ZnBDC纳米复合填料,通过物理共混的方式将其引入PI中制备PI-IL@ZnBDC混合基质膜。结果表明,复合填料的引入改善了填料与PI间的相容性,增加了混合基质膜的分子链间距,强化了膜内CO₂扩散过程。同时,离子液体中含有与CO₂有较强亲和作用的三氟甲基、磺酸基团和咪唑基团,促进了CO₂在膜内的溶解,进而协同强化了PI-IL@ZnBDC混合基质膜的溶解-扩散机制,提升了CO₂气体通量和选择性。相较于纯PI膜,PI-IL@ZnBDC-2膜表现出优异的气体分离性能,CO₂的渗透系数为10.97 Barrer, CO₂/CH₄的选择性为42.21,分别较纯膜提升了59.9%和41.5%。