非溶剂对于聚酰亚胺气体分离膜结构及性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

随着工业发展,煤、石油和天然气等化石燃料大量使用所产生的co₂约占co₂排放总量的70%^[1]。据报道,到2030年,全球co₂排放量将达到400亿t。因此,要控制温室效应,就必须控制燃料气中co₂ 的排放。相对于传统的分离方法,膜分离是目前分离co₂的有效途径,寻找可分离co2的新型膜材料是现在的一个研究热点[2]。

气体膜分离技术是一种绿色分离技术，是指利用具有特殊选择分离性的有机高分子材料或无机材料，制成不同形态结构的膜，在一定驱动力作用下，混合气体因透过膜的传递速率不同而达到分离或密集的目的。由于分离效率高、能耗低、操作简单、无污染等优点，被认为是21世纪最有发展前景的技术之一^[3]。目前，气体膜分离技术已经成功应用于氢的分离回收、酸性气体的分离回收、气体脱湿、有机蒸气分离回收等工业领域^[4-6]。由于其广泛的用途及极好的市场应用前景，在全球范围受到高度重视。而膜分离技术的核心是膜材料，膜材料是发展膜分离技术的关键。自从20世纪70年代掀起气体分离膜研究的高潮以来，几乎所有现成的、可以成膜的高分子材料如聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚砜(psf)、醋酸纤维素(ca)、聚碳酸酯(pc)等都在气体分离方面进行了评价，其共同存在的问题是:凡是透气系数大的膜，其选择系数就低;凡是选择系数高的膜，其透气系数就低^[7]。因此要想得到两者都比较高的膜材料，必须从合成专用的气体分离膜聚合物着手。近年来，该领域的研究主要集中在开发高通量、高选择性以及热稳定性、化学稳定性等更为理想的新型膜材料、制膜工艺及新的表征方法^[8]。聚酰亚胺(pi)以其优良的机械性能、热稳定性和耐化学稳定性，以及对气体良好的选择性，同时结构较易设计和合成，受到膜科学工作者的青睐，广泛应用于气体分离膜的研究中。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

采用商品化聚酰亚胺(P84)为膜材料进行制膜，考查铸膜液配方中加入非溶剂的种类，非溶剂的含量，凝固浴非溶剂种类以及凝固浴的组成等条件对于膜结构和气体分离性能的影响；最后将制得的膜应用于CO₂/N₂混合气体的分离过程中，并研究操作条件对气体分离过程的影响。

本课题将采用已经工业化生产的聚酰亚胺(P84)，通过考察不同非溶剂气体分离性能的影响，运用不同的手段对所制备的气体分离膜进行表征，系统的研究非溶剂对膜性能的影响；并应用在CO₂/N₂混合气体的分离过程中，考察CO₂气体分离膜过程的非溶剂的选择对于分离过程的影响。