基于基终结聚硫和CO2/CO选择性复合膜的高性能多孔支

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 聚合物化学 聚合物化学

背景情况:

• 二氧化碳 (CO2) 和一氧化碳 (CO) 混合物在天然气加工和气化方面具有重要意义.
• 薄膜复合材料 (TFC) 膜对于气体分离至关重要,其性能取决于选择性和支层.
• 聚硫 (PSF) 孔隙支被广泛使用,但它们的性能受到非溶剂诱导相分离 (NIPS) 过程和造溶液特性的影响.

研究的目的:

• 开发高透性多孔聚硫 (PSF) 支器,用于CO2/CO分离TFC膜.
• 合成具有不同分子量和末端基组的新型PSF样本,以提高支性能.
• 为了评估TFC膜的性能,使用这些新的支物,使用不同的基于西洛的选择性层.

主要方法:

• 用终端基组合成聚硫 (PSF) 样品,并使用NMR,DSC和TGA进行表征.
• 对合成的PSF样本进行汉森溶解度参数的计算.
• 薄膜复合材料 (TFC) 膜的制造和测试,使用合成的PSF支和基于西洛的选择性层 (50F3和PDMS).

主要成果:

• 合成的PSF具有较高的终端-OH组比率,提高了在NMP和水中的可溶性,导致在多孔支物中的CO2透率显著提高 (26,700GPU与商业PSF的4300GPU相比).
• 鉴定出孔隙支气体透率与造溶液凝结率的直接依赖.
• 带有新型PSF支器的TFC膜显示CO2透率是商业PSF支器的3.5倍.
• 与PDMS选择性层相比,具有50F3硫选择性层的复合膜的CO2/CO选择性 (9.1-9.3) 高1.5倍.

结论:

• 针对特定终端组和控制的NIPS过程参数的定制PSF支的合成可以大大提高CO2/CO分离的膜性能.
• 含有F的50F3聚氧是选择性层的一个有前途的材料,提供更高的CO2/CO选择性.
• 开发的TFC膜代表了高效的气体处理应用的重大进步.