试析炭膜的制备及气体分离机理模拟研究

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1、大连理工大学硕士学位论文炭膜的制备及气体分离机理模拟研究姓名：李家刚申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：韩威;王同华20020601炭膜的制各及气体分离机理模拟研究摘要本文介绍了膜技术的发展概况和炭膜的制备、应用、气体分离机理及最新研究进展，并详细阐述了以炭管为支撑体、聚醚砜酮为膜材料制备气体分离炭膜的过程以及机理模拟研究的基本方法。文中考察了涂膜液浓度、成膜方式、涂膜次数等因素对炭膜制备及气体分离效果的影响，确定了合适的制膜工艺路线和条件，并得到了具有一定气体分离能力的炭膜。实验结果表明：尽管由于膜表面缺陷或针眼存在的影响，只有部分膜样品表现出了分子筛分效应，但只要进一步改进制备方法

2、，是能够以廉价的煤为支撑体、以聚醚砜酮为膜材料制备出气体分离性能良好的炭膜的。论文还同时对影响气体分离因子的一些因素如压力进行了讨论，并探讨了膜材料的炭化机理。炭膜气体分离机理模拟研究工作则采用了GCMC方法。论文对GCMC方法的基本原理和具体实施都进行了详尽地介绍，并对H2、02、N2、CH4、C02五种气体在膜孔内的吸附和传递过程进行了模拟分析。结果表明：膜孔径、温度和压力对吸附和传递都有不同程度的影响，对炭膜气体分离机理的解释，不应只从膜孔径和气体分子尺寸的关系出发，还同时应考虑气体在膜孔内吸附所起的作用。关键词：聚醚砜酮；炭膜；气体分离；机理模拟；巨正则系综：蒙特卡罗炭膜的制各及气体

3、分离机理模拟研究AbstractThispaperpresentedtheprogressofmembranetechnologyandthelatestachievementonthepreparation，application，gasseparationmechanismofcarbonmembranes，alsodescribedtheprocessofpreparationofcarbonmembranesusingtubularcoal·-basedsubstratesandanewkindofpolymericprecursor--poly(phthalazinoneether

4、sulfoneketone)(PPESK)．Also，computersimulationonthemechanismofgasseparationthrourghcarbonmembranesisreviewed，includingdevelopmentandchoiceofsimulationmethodsandgrandcanonicalMonteCarlomethod．Theprocessofmembranepreparationandsomeoperationdetailsweregiveninthethesis．Suchfactorswhichhaveeffectsongasse

5、parationabilityofmembraneassolutionconcentration,waytoformingfilmandcoatingtimeswereinvestigatedandappropriateprocessrouteandconditionswereensuredaccordingtothis．Theexperimentresultsshowedthatonlyfewmembraneshavemolecularsievingeffectforexistingpinholeswhichcanweakengasseparationgreatlyintheresulti

6、ngmembrane．However．carbonmembranes谢meffectivegasseparationabilitycanbepreparedwimPPESKprecursorandcheapcoal—basedsubs廿atesifmethodsofpreparationwouldbeimproved．SomefactorssuchaspressurewhichprobablyhaveeffectongasseparationfactorandthecarbonizationmechanismofPPESKmembranewerealsodiscussedinthepaper

7、fGCMCmethodwasusedtosimulategasseparationprocessthroughcarbonmembranes．ItsbasicprinciplewasgivenindetailinthepaperandadsorptionanddiffusionoffivedifferentgasessuchasH2，02，N2，CH4andC02inmembraneporewereanaly