学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

离子液体支撑液膜的制备及CO_2分离性能研究

作　者: 姚茹
导　师: 陈欢林；程丽华
学　校: 浙江大学
专　业: 生物化工
关键词: 大气二氧化碳捕集离子液体支撑液膜不对称支撑膜对称支撑膜膜性能
分类号: TQ028.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 94次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

温室效应所带来的环境问题日渐显著,CO：捕集与封存技术只针对占总排放量50%的集中固定的点CO2排放源,大气CO：捕集技术则针对占总量另50%的分散移动的非点源,是一新兴的降低温室效应方法,但待处理的大气CO2浓度极低,已广泛研究的碱液吸收法能耗高、成本高、腐蚀设备且影响环境。离子液体支撑液膜(SILM)是结合膜技术与离子液体双重优点的新型绿色分离技术,支撑膜结构对SILM的稳定性和气体分离性影响很大。本文采用两种支撑膜制备SILM,研究膜性能并尝试进行大气CO2捕集研究。主要包括以下内容：结合多种表征手段,研究了不同支撑膜结构对SILM的制备及膜性能的影响。结果表明：(1)支撑膜固定IL存在饱和值,且对称PVDF膜固定能力较强；(2)制备SILM时膜的透明度不断增高,且不对称膜在制备前后透明度差异较对称膜小；(3)气体依靠正常扩散和努森扩散共同作用通过支撑膜,依靠溶解扩散机理通过SILM；(4)不对称SILM稳定性及机械性能较优,在0.6MPa压差下仍非常稳定,而对称SILM的最高操作压差仅为0.25MPa。测定两种SILM对一元、二元气体的分离性能,并尝试分离低浓度CO2气体。结果表明：(1)QCO2>QAir>QN2且SCO2/Air<况SCO2/N2,不对称SILM的渗透率较对称SILM高1-2个数量级,不对称SILM的CO2/N2理想选择性均<1.6,而对称SILM最高可达17.9,有望经离子液体筛选提高选择性；(2)两种SILM对二元气体的分离性能均与一元分离性能相当,表明SILM从气流中选择分离CO2的潜力；(3)两种SILM对低浓CO2气体的分离性能均与一元分离性能相当,低浓度和混合气体形式对气体分离性能影响不大,有望通过提升SILM性能更好的分离低浓度CO2。综上所述,膜结构对SILM性能有显著影响,不对称SILM稳定性较好,对称SILM的CO2分离性能较好。结合两种膜各自优势优化SILM,制备稳定性与CO2分离性能双优的SILM是气体分离/富集崭新的研究方向,具有商业应用前景,为大气CO2捕集提供了新的思路和方法。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
符号清单  9-10
目次  10-13
第一章前言  13-31
  1.1 CO_2引起的环境问题  13-15
  1.2 大气CO_2捕集技术研究进展  15-21
    1.2.1 大气CO_2捕集技术概述  15-17
    1.2.2 大气CO_2捕集技术研究现状  17-20
    1.2.3 离子液体支撑液膜应用于大气CO_2捕集的可能性  20-21
  1.3 离子液体支撑液膜分离CO_2的研究进展  21-29
    1.3.1 离子液体的选择  24-26
    1.3.2 支撑膜的选择  26
    1.3.3 离子液体支撑液膜的制备  26-28
    1.3.4 离子液体支撑液膜的表征方法  28
    1.3.5 离子液体支撑液膜的CO_2分离情况  28-29
  1.4 课题的提出及研究内容  29-31
    1.4.1 课题的提出与意义  29-30
    1.4.2 研究内容  30
    1.4.3 创新点  30-31
第二章实验材料与方法  31-43
  2.1 实验试剂  31-32
    2.1.1 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸  31
    2.1.2 聚偏氟乙烯平板支撑膜  31-32
    2.1.3 其它实验材料  32
  2.2 实验仪器  32-35
    2.2.1 低浓度CO_2配气装置  32-33
    2.2.2 气体分离测试池  33-34
    2.2.3 其它实验设备  34-35
  2.3 实验方法  35-43
    2.3.1 离子液体支撑液膜的制备  35-36
    2.3.2 支撑膜对离子液体最大固定容量的测定  36
    2.3.3 支撑膜及离子液体支撑液膜维持跨膜压差情况的测定  36
    2.3.4 离子液体支撑液膜的稳定性测定  36-37
    2.3.5 离子液体支撑液膜的分析表征  37-38
      2.3.5.1 扫描电镜(SEM)分析  37
      2.3.5.2 接触角分析  37
      2.3.5.3 X射线能谱(EDS)分析  37
      2.3.5.4 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析  37-38
    2.3.6 气体分离测试方法  38-39
    2.3.7 二氧化碳浓度的测定  39-40
    2.3.8 参数的计算方法  40-43
      2.3.8.1 一元气体参数计算  40-41
      2.3.8.2 二元气体参数计算  41-42
      2.3.8.3 低浓度CO_2气体参数计算  42-43
第三章离子液体支撑液膜的制备及表征  43-61
  3.1 前言  43
  3.2 结果与讨论  43-58
    3.2.1 支撑膜对离子液体的最大固定容量  43-44
    3.2.2 离子液体支撑液膜的形貌分析  44-47
    3.2.3 PVDF支撑膜与离子液体支撑液膜性能比较  47-50
    3.2.4 离子液体支撑液膜的稳定性分析  50-52
    3.2.5 不对称离子液体支撑液膜气体分离操作讨论  52-54
    3.2.6 接触角表征结果  54-55
    3.2.7 EDX表征结果  55-57
    3.2.8 红外图谱表征结果  57-58
  3.3 本章小结  58-61
第四章离子液体支撑液膜的CO_2分离性能研究  61-73
  4.1 前言  61
  4.2 结果与讨论  61-71
    4.2.1 一元气体分离研究  61-64
    4.2.2 二元气体分离研究  64-67
      4.2.2.1 离子液体支撑液膜两侧浓度变化  64-65
      4.2.2.2 离子液体支撑液膜对二元气体的渗透率及选择性  65-67
    4.2.3 低浓度CO_2气体分离研究  67-71
      4.2.3.1 离子液体支撑液膜两侧浓度变化  67-69
      4.2.3.2 离子液体支撑液膜对低浓度CO_2气体的渗透率及选择性  69-71
  4.3 本章小结  71-73
第五章结论与展望  73-77
  5.1 全文主要结论  73-74
  5.2 主要创新点  74
  5.3 不足与展望  74-77
参考文献  77-85
作者简介  85

离子液体支撑液膜的制备及CO_2分离性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文