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乙烯是重要的工业原料,乙烯的分离纯化在世界范围内一直是具有挑战性的课题。低共熔支撑液膜技术凭借其设计的灵活性、良好的分离性能和较低的能耗在气体分离领域中展现出不俗的潜质。
本课题合成了由三氟甲磺酸银和乙酰胺组成的银基低共熔溶剂(Ag/acetamide)和由硝酸铝与硝酸银/N-甲基乙酰胺组成的多功能三元银基低共熔溶剂(Ag-Al/NMA)。对低共熔溶剂的熔点和黏度进行了测量。通过表征分析和量子化学计算对低共熔的形成机理进行了探究,证实了体系内氢键相互作用,络合相互作用和静电相互作用间的协同合成了性质稳定的液体。其中银离子作为载体通过与乙烯分子间产生络合作用促进乙烯传质实现分离,银盐与酰胺之间的络合作用和铝离子与硝酸根之间的络合作用减弱了银盐间的静电作用,提高了乙烯分子与活性载体间的络合能力。低共熔体系内发生氢键网络的断裂与重组导致混合物的熔点相对于各个组分的熔点降低,使其形成了均匀稳定的液体。活化剂的加入不仅显著提高了载体的活性,还增强了低共熔液体的稳定性。
此外,制备的低共熔支撑液膜,通过电镜、原子力显微镜、元素分析等手段对膜形貌进行了表征,并通过气体分离实验研究其分离特性。Ag/acetamide组成的支撑液膜具有优异的分离性能,乙烯的渗透系数为2730Barrer,乙烯/乙烷选择性达到64.1。Ag-Al/NMA组成的支撑液膜展示出较高的选择性和稳定性;加入活化剂使乙烯的渗透系数提高100%,使乙烯/乙烷选择性提高103%。这两种膜的性能优于大多数先前报道的气体分离膜。分析了低共熔组分的组成配比对分离性能的影响。优化了分离实验中操作温度、跨膜压差、进料比、吹扫气速率等工艺条件。
本课题制备了具有较高分离性能的银基低共熔支撑液膜用于乙烯/乙烷混合气的分离,对银基低共熔体系机理的解释有助于进一步对其设计和强化,同时也为制备多功能液膜用于混合气体的分离提供新的思路。
本课题合成了由三氟甲磺酸银和乙酰胺组成的银基低共熔溶剂(Ag/acetamide)和由硝酸铝与硝酸银/N-甲基乙酰胺组成的多功能三元银基低共熔溶剂(Ag-Al/NMA)。对低共熔溶剂的熔点和黏度进行了测量。通过表征分析和量子化学计算对低共熔的形成机理进行了探究,证实了体系内氢键相互作用,络合相互作用和静电相互作用间的协同合成了性质稳定的液体。其中银离子作为载体通过与乙烯分子间产生络合作用促进乙烯传质实现分离,银盐与酰胺之间的络合作用和铝离子与硝酸根之间的络合作用减弱了银盐间的静电作用,提高了乙烯分子与活性载体间的络合能力。低共熔体系内发生氢键网络的断裂与重组导致混合物的熔点相对于各个组分的熔点降低,使其形成了均匀稳定的液体。活化剂的加入不仅显著提高了载体的活性,还增强了低共熔液体的稳定性。
此外,制备的低共熔支撑液膜,通过电镜、原子力显微镜、元素分析等手段对膜形貌进行了表征,并通过气体分离实验研究其分离特性。Ag/acetamide组成的支撑液膜具有优异的分离性能,乙烯的渗透系数为2730Barrer,乙烯/乙烷选择性达到64.1。Ag-Al/NMA组成的支撑液膜展示出较高的选择性和稳定性;加入活化剂使乙烯的渗透系数提高100%,使乙烯/乙烷选择性提高103%。这两种膜的性能优于大多数先前报道的气体分离膜。分析了低共熔组分的组成配比对分离性能的影响。优化了分离实验中操作温度、跨膜压差、进料比、吹扫气速率等工艺条件。
本课题制备了具有较高分离性能的银基低共熔支撑液膜用于乙烯/乙烷混合气的分离,对银基低共熔体系机理的解释有助于进一步对其设计和强化,同时也为制备多功能液膜用于混合气体的分离提供新的思路。