CO₂、CH₄在不同活性载体促进传递膜的渗透性能及机理探讨

【作者】 沈江南； 王定海； 裘俊红； 吴礼光； 陈欢林； 高从堦；

【机构】 浙江工业大学化材学院； 国家液体分离膜工程技术研究中心； 浙江大学材料与化工学院；

【摘要】 分别采用自由基聚合法和水相沉淀聚合法制备了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DNAENA)和丙烯酸(AA)共聚物和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DNAEMA)和丙烯腈(AN)共聚物,以该两种共聚物为活性分离层,聚四氟乙烯(PTFE)微滤膜为支撑底膜,制备了用于分离CO2的固定载体复合膜。通过比较了两种复合膜对CO2／CH4气体的渗透性能,结果发现Poly(DMAEMA-AA)复合膜比Poly(DMAEMA-AN)复合膜具有更好的气体渗透性能和分离性能。通过初步分析CO2在两种固定载体促进传递膜中的传递机理,结果发现Poly(DMAEMA-AN)只含有叔胺载体,而且是非水溶性的。CO2在干的Poly(DMAEMA-AN)膜中的传递机理只是CO2与叔胺基的弱酸碱反应;CO2在加湿的Poly(DMAEMA-AN)膜中的传递机理是:CO2一部分直接以CO2的形式扩散(自由扩散),另一部分以载体络合物的方式扩散。Poly(DMAEMA-AA)共聚物含有权胺和羧基两种可作为促进CO2传递的载体,而且是水溶性的。CO2在固定载体膜内的传递过程中, 一部分CO2通过水合作用,在膜内被转化为HCO3-,膜内的载体实际上充当了CO2水合反应的催化剂;另一部分则以CO2的形式扩散(自由扩散)。因此,选用水溶性的高分子,有可能改变CO2 在膜内的传递机理,从而大幅度地改善膜的分离性能;而且,在膜内引入多种对CO2起促进传递作用的活性载体有可能产生载体协同效应,从而提高固载促进传递膜的CO2/CH4渗透性能和分离性能。更多还原