酚醛树脂基微滤炭膜及分子筛炭膜的制备

《酚醛树脂基微滤炭膜及分子筛炭膜的制备》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、大连理工大学博士学位论文酚醛树脂基微滤炭膜及分子筛炭膜的制备姓名：魏微申请学位级别：博士专业：化学工艺指导教师：胡浩权20000101大连理工大学博士学位论文摘要炭膜是一种新型的无机膜，具有许多优异的性能，如耐高温、耐腐蚀、孔径均匀且孔径可调范围大等优点。80年代以来，炭膜在国外得到迅速发展，微滤炭膜已有工业化应用的报道，气体分离用炭膜仍处在实验室阶段。本文以酚醛树脂为原料，进行了微滤炭膜和气体分离炭膜的制备研究。以商用热塑性酚醛树脂为原料，经过预固化、粉碎，然后加入添加剂，成型、炭化制备了均质微滤炭膜，用泡点法测定了微滤炭膜的孔径分布及平均孔径，用电子扫描电镜观察了炭膜的微观形态，所

2、得微滤炭膜孔径为微米级，N2透量在10一。10cm3／cm2．scmHg(1cm3／cm2．s．cmHg“3．35xtO'4mol／m2．S．Pa)范围内。随着原料粒度的增大、成型压力的减小以及甲基纤维素用量的减少，微滤炭膜的孔径分布变宽，平均孔径及N’透量增大。炭化条件中炭化终温对微滤炭膜的性能有较大影响，随着炭化终温的升高，微滤炭膜的孔径分布变窄，平均孔径及N：透量下降，强度增加。用CO，对微滤炭膜进行活化处理，通过CO，活化，微滤炭膜的平均孔径及M透量增大。在实验过程中，发现了一种调控微滤炭膜孔径的新方法，即通过改变预固化过程中六次甲基四胺的用量来控制预固化程度，从而改变成膜树脂

3、粒子在炭化过程中的熔融特性，实现对炭膜孔径的调控，同时影响炭膜强度。与传统的调节微滤炭膜孔径和强度的方法相比，具有工艺简单、孔径调节范围大等优点。采用自制热固性酚醛树脂粉体，通过直接加入粘结剂，成型，炭化制备了微滤炭膜。与采用热塑性酚醛树脂制备微滤炭膜相比，省去了预固化步骤，但需加入较多的粘结剂。扫描电镜分析表明，热固性酚醛树脂颗粒为规则的球形，不同于热塑性酚醛树脂颗粒的不规则块状。这些都导致了在孔径相近的情况下，热固性酚醛树脂基微滤炭膜的气体透量较小。将制得的微滤炭膜用于处理三种染料水溶液，染料的截留率均可达到100％，并且不随染料浓度、测试时闽和测试压力而改变。摘要以热塑眭酚醛树脂

4、为原料，制备支撑体原膜，首次以含六次甲基四胺的热塑性酚醛树脂的乙醇溶液为涂膜液，并用浸渍法在支撑体原膜上直接涂膜，干燥后，一步炭化制得分子筛炭膜。此制膜工艺过程简单，且避免了支撑体与分离层由于热膨胀系数不同而造成的膜脱落、裂纹。所得炭膜的HJN2、H／c也的分离系数分别大于300和500，R渗透系数为135Barrer(1Barrer=10’109ill3Clrl／cm：ScmHg“335x101％01．ngm2．sPa)，分离系数已超过文献报道值。通过扫描电镜观察到分予筛炭膜是由多孔支撑体和其上覆盖的致密分离层组成，低温氮吸附分析表明，分离层孔径集中在5A左右。支撑体在分子筛炭膜的青

5、fJ备中占有重要地位，孔径较小、表面光滑的支撑体有利于分子筛炭膜性能的提高。涂膜液浓度和涂膜次数是影响分子筛炭膜性能的重要因素，随着涂膜液浓度和涂膜次数的增加，炭膜的气体透量减小，分离系数增加。较短的浸渍时间有利于提高分子筛炭膜的性能，随着漫渍时间的增加，炭膜的分离系数减小。炭化条件对分子筛炭膜性能影响较大，较高的炭化终温，较慢的升温速率，较高的保护气流速有利于提高分子筛炭膜的分离效果。通过c吼活化，分子筛炭膜的气体透量增加，气体分离系数减小，关键诃：酚醛树脂，微滤炭膜，分子筛炭膜，制备Ⅱ大连理工大学博士学位论文ABSTRACTCarbonmembrane，anewkindofinor

6、ganicmembrane，hasbeenrapidlydevelopedinrecentyearsforitshighthermalandchemicalstability．Carbonmembraneformicrofiltrationhasbeenreportedincommercialuse,wNlecarbonmembraneforgasseparationisstillinthelaboratoryscale．Inthispaper,PF(phenolformaldehyderesin)-basedcarbonmembraneshavebeenpreparedformicr

7、ofiltrationandgasseparation．ThecommerciallyavailablePFnovolacresinwascuredpartlyand矿oundfollowedbymixingintodoughwithadditivesandwater．ThedoughWasthenextrudedt。formatube．ThetubeWaRdriedandthencarbonizedinanargonatmosphere．Th