果殼活性炭混合基質(zhì)膜用于氣體分離

膜技術(shù)用于許多氣體分離應(yīng)用，例如氫氣回收和天然氣處理。果殼活性炭具有耐磨強(qiáng)度好、空隙發(fā)達(dá)、吸附性能高、強(qiáng)度高、易再生、經(jīng)濟(jì)耐用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生活、工業(yè)、液相吸附、水質(zhì)凈化、氣相吸附。與傳統(tǒng)的氣體分離過程（如吸附、吸收或冷凝）相比，膜技術(shù)提供了更簡單的分離過程。果殼活性炭具有耐磨強(qiáng)度好、空隙發(fā)達(dá)、吸附性能高、強(qiáng)度高、易再生、經(jīng)濟(jì)耐用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生活、工業(yè)、液相吸附、水質(zhì)凈化、氣相吸附。這次我們用果殼活性炭制作混合基質(zhì)膜，以厚膜的形式用于氣體分離，由聚合物和果殼活性炭結(jié)合而成。果殼活性炭顆粒的平均粒徑和孔徑分別為1.5m和1.9nm。通過在氯仿澆鑄溶液中緩慢蒸發(fā)溶劑，制備了不同聚合物/果殼活性炭比的膜�？梢陨�產(chǎn)果殼活性炭含量高達(dá)50%的穩(wěn)定膜。

果殼活性炭是一種優(yōu)質(zhì)的氣體分離材料。

以氯仿為溶劑，用果殼活性炭溶液澆鑄而成。制備了不同果殼活性炭含量的溶液，并保留了相同的聚合物用量。所得聚合物溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4% 。采用溶液澆鑄法制備的膜，其果殼活性炭含量為體積的0-50% 。制備該膜的典型步驟如下： 首先，將干燥后的聚合物粉末與果殼活性炭顆粒一起溶解并分散在氯仿中，攪拌2小時(shí)。然后使用不影響聚合物分子量的超聲設(shè)備對溶液進(jìn)行超聲處理。在下一步中，溶液被直接澆鑄到一個(gè)平面模具中，并且溶劑被蒸發(fā)以便在環(huán)境條件下在恒定的氮?dú)饬髦惺褂谩８赡そ?jīng)甲醇處理8小時(shí)，用溶劑交換法去除氯仿殘留物。在最后一步，果殼活性炭膜在攝氏60度的真空中干燥24小時(shí)，完全去除溶劑殘留物。根據(jù)果殼活性炭的大小，薄膜的厚度在80至160米之間。

用差示掃描量熱法區(qū)分果殼活性炭含量與原始膜的差異。圖1顯示了果殼活性炭和聚合物之間的一些相互作用。因?yàn)楣麣せ钚蕴款w粒沒有被化學(xué)改性（例如，包含官能團(tuán)、疏水或親水改性），所以預(yù)計(jì)聚合物基質(zhì)和果殼活性炭之間不會有強(qiáng)結(jié)合。結(jié)果如圖1a所示。在其他情況下，化學(xué)改性填料的加入表明，對聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響主要?dú)w因于化學(xué)鍵和氫鍵主要發(fā)生在聚合物和果殼活性炭顆粒之間的連接。值得一提的是，隨著果殼活性炭體積含量的增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高。