无机膜——新的工业革命

无机膜(陶瓷、玻璃、金属及其复合材料膜)与已经广泛商品化的高聚物膜相比,由于耐高温、化学稳定、耐腐蚀、力学强度高、结构稳定和易于再生,因而更适于高温或其他恶劣环境下的技术应用,特别是生物技术、石油化工膜反应器、高温气体分离等方面,有人预料无机膜技术的发展将引起—场新的工业革命.以最为吸引人的高温气体分离和膜反应器为例,其工业应用前景到底如何呢?在走向成功的道路上,材料科学与工程学家们面前的任务是什么呢?     

膜技术：现代科技中的“黑马”

在深圳召开的首届中国国际高新技术成果交易会上,厦门大学代表团的膜科技引起了与会者的刮目相看,其4项膜技术——在青霉素、维生素C生产以及在染料清洁生产工艺、味精生产中的膜应用技术与企业签约,总金额达2666万元。 膜技术是什么?它为何会引起人们的青睐呢? “精挑细选”的膜 膜其实是一种具有特殊选择性分离功能的无机或高分子材料,它能把流体分隔成不相通的两部分,使其中一种或几种物质能透过,而将其他物质分离出来。目前商品化的膜品种有醋酸纤维、聚砚、聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚脂、多孔铝膜、陶瓷膜与金属复合膜等。根据膜的应用特征及不同功能,又可以把膜分为反渗透、纳滤、超滤、微滤、气体分离和渗透蒸发6大类。     

金属有机框架/聚合物气体分离膜的界面结构设计研究进展

气体分离膜技术在节能减排领域具有突出优势,是一项具有很大发展潜力的气体分离技术.基于金属有机框架/聚合物的混合基质膜兼具聚合物膜材料的易加工性和金属有机框架的优良气体选择吸附特性,受到全球学者的关注.如何有效调控两相界面处微观结构,改善混合基质膜材料的气体分离性能是混合基质膜领域的关键问题.针对这一热点问题,主要综述了近几年学者在金属有机框架/聚合物基混合基质膜的界面结构设计优化、膜材料构效关系研究、膜的规模化制备等领域的研究现状与进展.重点介绍了如何优化与表征界面结构以及金属有机框架与聚合物对膜性能的影响规律两个方面.此外,对混合基质膜材料未来的发展方向进行展望,以期为高性能混合基质膜的理性设计等方面提供研究思路.     

MOFs基多孔碳材料在气体吸附与分离中的应用

气体的吸附与分离对于减缓温室效应、普及清洁能源以及治理挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)而言都显得尤为重要.以金属有机骨架材料(metal organic frameworks, MOFs)为前驱体制备多孔碳材料不仅克服了某些MOFs材料水稳定性和热稳定性差的缺点,还有效地保留了MOFs材料比表面积高、孔径可调等优点,在气体吸附与分离领域具有良好的应用前景.本文介绍了MOFs基多孔碳材料的研究现状,重点探究了MOFs基多孔碳材料在气体(二氧化碳、氢气和挥发性有机物)吸附与分离领域的应用情况,并展望了MOFs基多孔碳材料在气体吸附与分离领域的发展方向,为将其更好地应用于气体吸附与分离领域提供了有价值的理论参考.     

二氧六环/水混合物的渗透汽化膜分离

一、引言 渗透汽化(Pervaparation)作为一项分离混合液体的膜技术,近年来获得了迅速发展。其基本过程是:分离膜的一侧与原料混合液接触,另一侧抽真空或用干燥气流吹扫。料液中的一个组分在膜中优先溶解,经扩散后在膜的低压侧汽化脱除,从而实现分离。该技术特别适用     

高分子金属络合物与气体分离

混和气体选择性分离技术一般采用深冷分离法和吸附分离法。节约能耗,简化操作的气体分离方法一直是受人们重视的研究课题。70年代下半期,高分子膜在气体分离方面取得了显著进展,寻找具有实用前景的气体分离膜中的主要困难是:分离性好的膜总是透过速度慢;透过速度快的膜总是分离性能差。金属络合物作为膜材料是已实现的能够同时提高透气率与分离系数的主要方法。金属络合物与气体分子之间的作用被应用于气体分离是从生物体内O_2输送过程而受启发的,血红蛋白中的Fe~(2+)等金属离子选择性地与O_2 形成络合物,同时,在特定条件下又可逆地解离出O_2。最初,人们分离出天然的能与气体分子选择性络合的金属络合物如血红蛋白,用于气体分离研究,进而,人们开始寻找可与气体分子可逆络合的金属络合物。近年来,     

二维材料气体分离膜及其应用研究进展

二维材料气体分离膜由于其独特的分子输运特性,在渗透率、选择性方面表现出优于传统薄膜的优势,具有巨大的发展潜力.石墨烯类、二维金属有机骨架、二维过渡金属碳化物/碳氮化物等二维材料中存在的亚纳米尺度空间为分子输运提供了特殊的通道,包括纳米孔和纳米通道,它们是高渗透性和高选择性分子筛选的根本原因.然而,二维材料薄膜在复杂工业环境中的不稳定性、难以进行大面积制备等使其实际应用受到了很大的局限,目前二维材料膜尚未大规模应用于工业生产中.本文选择性地对当前研究的热点二维材料气体分离膜研究现状进行总结,同时对其在CO₂捕获和分离、H₂分离和提纯、天然气提氦等领域的具体应用进行阐述,并且探讨了二维材料气体分离膜当前所面临的挑战与未来发展前景.     

应用CWCO_2激光器在液相体系中分离铀同位素

激光分离铀同位素在气相介质中已经取得了重要进展。对于液相体系,由于分子密度大,能量传递极为迅速,因而要在液相介质中进行激光分离铀同位素十分困难,以致尚未有成功的报道。本文报告了应用红外激光增强萃取速率的效应,在UO_2Cl_2(8.4 M HCl)-TBP(煤油)液相体系中分离铀同位素的实验结果。     

自溶液中的吸附 Ⅲ.糖炭自水和四氯化碳溶液中吸附脂肪酸

同系物的分离常应用吸附法,分离的效率当然与各物的吸附性能有关。虽然这类研究很多,但主要仍凭经验。这主要是因为现时还没有满意的溶液理论。为避免此种困难,可借助于气体吸附的理论。本文就是沿着这个方向的一个尝试。     

超声波浓缩铀

最近,对铀浓缩的超声分离技术又重新发生了兴趣。1980年,美国公布了 Eisenkraft 的专利(美国专利4,197,094,1980.4),其中提出利用超声波来空气动力学分离气体。本专利是用一条棱柱形振动棒籍机电方法保持其机械共振状态。振动棒的动能传给棒表面的气层。较重的气体成分浓集在静节点棒区附近,而较轻的气体成分浓集在波腹棒     

石墨烯基分离膜可行吗?

正提高膜材料的分子渗透速率对于膜分离技术在气体分离和水净化等领域的高效应用至关重要.通常认为,膜的渗透率与其厚度成反比例关系.因此,石墨烯及其衍生物由于原子尺度的厚度成为了理想的分离膜材料.从石墨烯被发现开始,石墨烯基分离膜是否可行的问题就成为了人们关注和研究的热点.目前,两种结构和机理完全不同的石墨烯基分离膜概念被提出:一是具有纳米级孔隙的多孔石墨烯,二是具     

气体分离膜及其应用

(一)薄膜分离的原理高分子膜对混合气体的分离作用,是以高分子膜对各种气体有不同的渗透速率为依据的,气体通过高分子均质膜的渗透过程,主要分三步:首先,气体分子在膜的一侧表面上溶解,然后,气体分子在膜内向低浓度处扩散,最后,在膜的另一表面上解吸(或蒸发)。所以,高聚物的透气性,一方面取决于扩散系数,同时又决定于气体在高分子膜中的溶解度。     

热扩散用于石油分析 Ⅰ.分离柱效能的考察

热扩散分离柱是分离气体及液体同位素的一个重要工具,近年来已逐步用来分离不同类型的有机化合物。許多作者已經發表了有机化合物在热扩散柱上分离的結果,以及关于分离柱的操作因素对分离效能的影响。我們采用了Clusius—Dickel型的分离柱进行試驗。分离柱由两根同心套管組成,套管长約150到180厘米,两套管间平均間隙距离最小者为0.25毫米,     

聚酰亚胺膜的分子结构与透气性能之间关系的研究

理想的气体分离膜材料应该同时具有高透气性和高透气选择性、高机械强度、优良的热和化学稳定性以及良好的成膜加工性能。在商业高分子材料中,透气性好的材料往往透气选择性较差,而透气选择性好的材料往往透气性差,一般难以找到理想的气体分离膜材料。为了     

具有长碳链间隔层的纳米颗粒的二维排列

通过调节修饰分子的链长来实现纳米颗粒间距的可调节性是研究纳米颗粒二维有序聚集体的一个重要手段,这一手段赋予了纳米颗粒二维有序聚集体更加广阔的应用前景。而ＬＢ膜技术是获纳米颗粒二维有序聚集体的主要途径之一。     

黑洞吸积

黑洞通常是因为聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称为吸积。当吸积气体接近中央黑洞时，它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟显示：吸积黑洞经常出现的相对论喷流部分是由黑洞的自转所驱动的。     

巨型恒星——炽热气体的源泉

天体物理学家集中观测了猎户座星云。猎户座星云是一片浓密而喧嚣的气云,正好处于带状的猎户座下方,在夜空中可为肉眼所见。4颗极为明亮、质量特别巨大的恒星被称为猎户座四合星,照亮了星云。在该星云大约10光年宽的延伸区域里有X光。X光显然来自大约170万℃～210万℃的超高温气体,这种气体遍布整个星云。通常,如此庞大的超高温气团来自被称为超新星的爆炸星体,     

MoO_3单壁纳米管研究取得重要成果

自Iijima在1991年发现碳纳米管以来,全世界对碳管的结构和性能进行了大量的研究,对碳纳米管的合成、纯化分离、性质进行了充分细致的探索,并逐渐在纳电子学、场发射、探针针尖制备以及气体传感器等多领域得以应用.而时隔不久发现的单壁碳管更显示出其超越多壁碳管的突出特性,大规模的合成和纯化已成为可能。     

液相体系激光分离氧同位素成功

美国洛斯阿拉莫斯科学实验室迪波特等,首次报导了在室温下液相体系中激光分离氧同位素的实验结果。在此之前,许多学者认为,由于液相中分子密度大,能量传递极为迅速,因而要在液相体系中进行激光分离同位素是困难的。迪波特等,利用~(16)O和~(18)O化合物吸收光谱之间     

聚三氟氯乙烯热解产物的鉴识

聚三氟氯乙烯高温減压裂解可以获得分子量较低的氟氯烃类,对于这些化合物的分离和结构鉴定,文献报导较少。我们应用精馏和气体层析分离法,曾从热解产物中获得4,4-二氯全氟丁烯-1,并进行结构鉴定。本文报导其他组份的分离和结构测定。在沸点较低的热解产物中可以分离到从一个碳到九个碳的氟氯烃类十余个,已经鉴识的包括氟氯烷类五个,单烯类六个,环单烯一个,双烯类两个。大致上可分为五个类