哈工大研制的二氧化碳親和性分離膜達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平
二氧化碳(CO2)濃度的增加不可避免地產(chǎn)生地球溫室效應(yīng)，膜分離技術(shù)是目前實(shí)現(xiàn)二氧化碳高效分離的新型低碳技術(shù)，但技術(shù)材料的匱乏卻制約了該技術(shù)的應(yīng)用。日前，哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員、化工與化學(xué)學(xué)院教授邵路率課題組在二氧化碳分離膜研究領(lǐng)域取得重要突破，課題組采用與二氧化碳具有親和性的聚氧化乙烯衍生材料，制備出一種新型二氧化碳親和性半互穿網(wǎng)絡(luò)分離膜，解決了膜分離技術(shù)材料匱乏的難題。據(jù)悉，該成果在線發(fā)表于《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志。
人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生碳排放導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度日益增加，進(jìn)而造成溫室效應(yīng)、海洋酸化等，對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，低碳技術(shù)將有力增強(qiáng)國(guó)家未來(lái)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。膜分離技術(shù)是目前有望實(shí)現(xiàn)二氧化碳高效分離的新型低碳技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的吸附分離等方法，膜分離具有高效、易操作、成本低和環(huán)境友好等特點(diǎn)。開(kāi)發(fā)并采用先進(jìn)的氣體分離技術(shù)大規(guī)模捕集溫室氣體，不僅可以有效緩解全球氣候變暖危機(jī)，還可以對(duì)諸如合成氣、生物氣體以及天然氣等能源產(chǎn)品進(jìn)行純化。然而，目前高效二氧化碳分離膜材料仍然極其匱乏，嚴(yán)重制約著膜分離在二氧化碳捕集分離等領(lǐng)域的應(yīng)用。
據(jù)了解，邵路課題組長(zhǎng)期致力于氣體分離、納濾、超濾等高性能分離膜研究。該成果通過(guò)對(duì)材料物理化學(xué)結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)，采用與二氧化碳具有親和性的聚氧化乙烯衍生材料，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的紫外輻照一步法，在自由基聚合形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，向體系中引入低分子量的聚氧化乙烯鏈段，制備出一種新型二氧化碳親和性半互穿網(wǎng)絡(luò)分離膜。該半互穿網(wǎng)絡(luò)分離膜是由立體的聚氧化乙烯交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和低分子量高醚氧含量的聚氧化乙烯衍生分子鏈穿插構(gòu)成。
據(jù)邵路介紹，低分子量的聚氧化乙烯鏈段有效增加了膜的自由體積、改善其分布并增強(qiáng)二氧化碳親和性，促進(jìn)二氧化碳在膜中快速通過(guò)，極大地提高了分離膜二氧化碳滲透通量，同時(shí)使分離膜保持著高選擇性，從而突破傳統(tǒng)膜材料滲透通量和選擇性之間相互制約的瓶頸，達(dá)到二氧化碳親和性分離膜目前國(guó)際最高水平。該半互穿網(wǎng)絡(luò)分離膜制備方法極其簡(jiǎn)單且綠色環(huán)保，新型膜材料具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，有望與目前的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程匹配。該成果的研究思路為先進(jìn)膜材料開(kāi)發(fā)及其在環(huán)境能源等領(lǐng)域的應(yīng)用建立了高效的設(shè)計(jì)路,更多濾芯材料請(qǐng)?jiān)L問(wèn)s1l6e.cn
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