氮气分离性能研究

第３８卷第４期河南师范大学学报（自然科学版）

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）％￡．３８Ｎｏ．４２０１０年７月Ｊｕｌｙ．２０１０

文章编号：１０００—２３６７（２０１０）０４—００９１一０４

改性ＰＤＭＳ／ＰＶＤＦ复合膜对

丙烷／氮气分离性能研究

王汉玉１，邓大跃１，韩璐１，李继定２

（１．北京联合大学应用文理学院环境系，北京】０００８３；２．清华大学化学工程系，北京１０００８４）

摘要：以相转化法制备的聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）多孔膜为底膜，聚二甲基硅氧烷（ＰＤＭＳ）为分离层膜材料，涂

覆法制备』，ＰＤＭＳ／ＰＶＤＦ平板复合膜．将ＰＶＤＦ底膜进行等离子体接枝处理，提高ＰＶＤＦ底膜与ＰＤＭＳ选择层的

结合力．研究了体系温度，压力，原料气的组成等因索对复合膜分离性能的影响．随着体系温度升高，丙烷（Ｃ３Ｈ。）的

渗透通量减小，而氮气（Ｎ：）的渗透通量增大．随着体系的压力增大，Ｃ。Ｈｓ的渗透通量增加，Ｎ。的渗透通量几乎不

变，分离因子增大．原料气中Ｃ。Ｈ。的含量增加，渗透通量增大，分离因子也增加．在温度为２５℃，压力为０．３ＭＰａ，

混合气中Ｃ。Ｈｓ含量为１０ｔｏｏｌ％时，制备复合膜的渗透通量为１．６２５×１０２（ｃ击?ｃｍｌ?ｓ），分离因子为２１．５６．

关键词：聚二甲基硅氧烷；聚偏氟乙烯；丙烷／氮气分离；等离子体接枝

中图分类号：ＴＱ０２８文献标志码：Ａ

随着可挥发性有机物对环境的危害日益严重，具有工艺流程简单、能耗低、无二次污染等优点的膜分离技术作为一项新的分离回收技术，可以有效地解决用其他方法难以回收的有机物．将高分子材料进行表面改性，达到高性能或高功能，是经济有效的开发新材料的重要途径．等离子体技术从２０世纪６０年代起为人们所重视，应用越来越广泛．

与传统的吸附、焚烧法、生物处理法［１］相比，膜法没有相的变化，不需要消耗能量于升温或降温，也不需要像吸附那样再生吸附剂．膜法在常温即可操作，既节省能源，又适用于热敏性物质及难分离物质，设备简单操作方便心］．最常用的橡胶态聚合物膜材料是ＰＤＭＳ．聚硅氧烷是以硅氧键为骨架的多种聚合物，是所有含硅化合物中数量最多、应用最广泛的一类，聚二甲基硅氧烷占硅氧烷总用量的９０％以上．其耐热性好；耐低温；耐腐蚀；绝缘；疏水性好；渗透性高；有生理惰性；润滑性好；粘结、密封性好；消泡、均泡性好；透明性好等．故选用其作为丙烷／氮气分离膜材料．为了提高ＰＶＤＦ底膜与ＰＤＭＳ选择层的结合力，将ＰＶＤＦ底膜进行了等离子体接枝处理．

１ＰＶＤＦ底膜的等离子体改性及ＰＤＭＳ／ＰＶＤＦ复合膜的制备

等离子体作为一种电离的气态物质，具有一定能量的电子、离子、中性粒子，在与其他材料表面撞击时，会将能量传递给材料表面的分子和原子，产生物理和化学变化．本研究采用辉光放电法获得等离子体，先将材料在单体溶液中浸泡吸附于材料表面后，再暴露于等离子体中进行接枝聚合；然后将配制好的膜液，倾倒与底膜凝固后烘干，制成复合膜进行评测．

将进行过等离子体照射的ＰＶＤＦ底膜在甲苯中浸泡、称重，接枝率一（ｍ。一俄）ｍ。，式中，ｍ。为浸泡前重量，ｍ为浸泡擦干后重量，研究中得到的接枝率在２％～１４％，将实验条件与接枝率联合分析，选择３张膜进行测试，分别为：未接枝的、接枝率较低和接枝率较高的．

收稿日期：２０１０—０５—２５

基金项目：国家９７３项目（２００９ＣＢ６２３４０４）；国家自然科学基金重点项目（２０７３６００３）；国家８６３计划项目

（２００７ＡＡ０６２３１７）；科技部项目（２００８ＥＧｌｌ１０２１）作者简介：王汉玉（１９５５一），女，北京市人，北京联合大学副教授，主要从事环境污染治理研究．

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