离子液体支撑液膜分离混合气体中氢气的研究

摘要

在石化能源日益消耗殆尽的今天，发展新型清洁的可再生能源是当务之急，而氢能源则受到普遍的重视。虽然氢气的获取方法很多，但是如何从混合气体比如发酵尾气中分离出氢气，仍是个难点。
　　膜法分离用于气体分离领域具有操作灵活，占地小，运行稳定，投资少，能耗低，见效快等诸多优点，目前在世界范围内已得到大量的应用。利用离子液体支撑液膜来分离混合气体中的氢能源，已成为国内外新能源开发和研究的热点。
　　本文制备了[Bmim][BF4]、[BMIM][CH3COO]、[BMIM][HCOO][PMIM][CH3COO]、[PMIM][HCOO]等5种离子液体，探索了以聚砜和聚丙烯腈等两种高分子材质的基膜为支撑体的离子液体支撑液膜的制备工艺，测定了H2， N2， CO2等气体在离子液体支持液膜中的渗透率及离子液体支撑液膜对CO2/H2、N2/H2体系的分离能力。
　　研究表明：H2在温度为50℃，使用 PSF-[BMIM][HCOO]型支撑液膜中渗透率最高，为2.768×10-7 m3(STP)·m/(m2·s·atm)。CO2在温度为50℃，使用 PAN-[BMIM][HCOO]型支撑液膜中渗透率最高，为5.811×10-8 m3·(STP)·m/(m2·s·atm)。N2在50℃，使用 PSF-[BMIM][HCOO]型支撑液膜中渗透率最高，为6.153×10-8 m3·(STP)·m/(m2·s·atm)。在CO2/H2混合体系中，当压力50kPa，温度30℃时，使用由聚砜基膜制备的[Bmim][BF4]支撑液膜，分离因子可达13.7。在N2/H2混合体系的分离中，当压力为50kPa，温度40℃时，由聚丙烯腈基膜制备的[BMIM][HCOO]支撑液膜分离效率最高，分离因子为12.5。

目录

第1章 绪论

1.1国内外氢能源的发展状况

1.2国内外传统气体分离工艺的发展概况

1.3新型的气体膜分离工艺

1.4 离子液体概述

1.5 本论文的研究思路和主要内容

第2章 实验材料与方法

2.1实验材料

2.2实验方法

2.3分析测定方法

第3章 离子液体制备工艺的研究

3.1 [BMIM][BF4]的 1HNMR图谱分析

3.2 [BMIM][CH3COO]制备工艺的研究

3.3 [BMIM][HCOO]的 1HNMR图谱分析

3.4 [PMIM][CH3COO]/[PMIM][HCOO]制备工艺的研究

3.5本章小结

第4章 离子液体支撑液膜制备工艺的研究

4.1物理浸渍法

4.2加压法和减压抽滤法

4.3真空注射法

4.4工艺改进

4.5本章小结

第5章 离子液体支撑液膜用于混合体系分离工艺的研究

5.1 H2在50kPa下的渗透率

5.2 CO2在50kPa下的渗透率

5.3 N2在50kPa下的渗透率

5.4 CO2/H2混合体系的分离

5.5 N2/H2混合体系的分离

5.6支撑液膜的稳定性

5.7本章小结

第6章 结果与讨论

参考文献

缩略语词汇表

附录 离子液体结构表征图谱

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果