中空纤维支撑炭膜的制备与表征

作者：彭莉; 王兴; 唐国强; 王博轩; 顾学红^*

来源：膜科学与技术, 2021, 41(05): 51-59.

DOI：10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2021.05.007

• 支撑炭膜
• 聚糠醇
• 介孔碳硅
• 中空纤维

以介孔碳硅复合材料作为中间层,草酸和碘分别催化糠醇聚合获得两种聚糠醇作为炭膜前驱体,在四通道α-Al2O3中空纤维支撑体上制备中空纤维支撑炭膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)以及热重(TGA)等对中间层与支撑炭膜的形貌、结构以及聚合物的热解过程进行分析,并对介孔碳硅复合中间层的超滤性能和中空纤维支撑炭膜的气体分离性能进行了测试.结果表明,在无介孔中间层的支撑体表面难以形成均匀的炭膜分离层,而经介孔中间层修饰过的支撑体平均孔径明显减小,可达5 nm,支撑体与炭膜分离层的亲和性较好,能形成均匀完整的炭膜分离层;以经介孔中间层修饰的Al2O3中空纤维为支撑体,在最佳工艺条件下,制备的支撑炭膜在测试温度为25℃、跨膜压差为0.2 MPa时,H2、CO2、O2、N2、CH4的渗透性分别为59.0×10-11、1.22×10-11、0.82×10-11、0.23×10-11、0.13×10-11 mol/(m2·s·Pa),H2/N2、CO2/N2、O2/N2的理想选择性分别为256、5.30、3.57.

• 单位
  材料化学工程国家重点实验室; 南京工业大学