1、金属有机骨架（MOFs）及气体膜分离技术,徐岩岩Z14090692,主要内容,01,PART,金属有机骨架材料（MOFs）,1,2,3,、Contents,目录,一、定义 金属有机骨架材料是指无机金属中心与有机官能团，通过共价键或离子共价键相互连接，共同构筑的具有规则孔道或空穴结构的晶态多孔材料。,二、常见的金属有机骨架材料,三、金属有机骨架的优点,一、合成方法,MOF材料合成之后，孔道和表面内不可避免地存在一些未反应的有机配体、金属盐离子以及溶剂分子。 MOF材料使用之前除去杂质的过程叫做MOF的活化,二、活化方法,研究方向,02,Part,气体膜分离技术,A,B,D,C,气体膜分离技术简介
2、,气体膜分离技术的原理,气体膜分离技术的应用,气体膜分离技术存在的问题,Table of Contents,内容大纲,气体膜分离技术简介,一、定义 在压力驱动下，把需要分离的气体通过膜的选择渗透作用使其分离的过程。包括有机膜与无机膜。,压力壳体,渗透气,膜,分离法以其无相变，能耗低，设备简单，操作方便，运行可靠性高等诸多优点成为第三代气体分离技术，被认为是20世纪末至21世纪最有发展前途的技术之一。,膜,气体膜分离技术简介,二、主要的气体分离方法,气体膜分离技术简介,三、气体膜分离技术的发展历程,1831年，J.K.Mitchell系统地研究了天然橡胶的透气性，发表了高聚物膜分离氢气和二氧化碳
3、混合物的报告。,1950年，S.Weller和W.A.Steiner用乙基纤维素平板膜，从空气中分离出富氧空气。,1977年，Du Pont公司采用熔融纺丝技术生产出聚酯中空纤维膜，克服了膜通量不足的问题。,20世纪70年代，Du Pont公司发现许多玻璃态高聚物材料具有异常的渗透能力。,1979年Monsanto公司成功开发出用于氢气分离的Prism中空纤维N2/H2复合型分离膜。,气体膜分离技术简介,1、分子流/克努森扩散2、黏流性3、表面扩散4、毛细管凝聚5、分子筛分,多孔膜,1、溶解-扩散机理2、双吸附-双迁移机理,非多孔膜,气体膜分离技术的原理,气体膜分离技术的原理,一、多孔膜分离机
4、理,气体膜分离技术的原理,1、分子流/克努森扩散,气体分子在膜孔内移动，受分子自由程和孔径的影响，孔径足够小或气压很低时，孔内分子流动受分子与孔壁之间碰撞作用支配，气体通过膜孔流量与分子量成正比。,气体膜分离技术的原理,2、黏流性,气体膜分离技术的原理,3、表面扩散,膜孔壁上的吸附分子通过吸附状态的浓度梯度在表面上扩散，被吸附的组分比不被吸附的组分扩散的快。,气体膜分离技术的原理,4、毛细管凝聚,气体膜分离技术的原理,5、分子筛分,气体膜分离技术的原理,二、非多孔膜分离机理,非多孔膜也存在孔径为0.5-1nm的小孔，但性能仍以非多孔膜来考虑。 目前，人们已经提出了好几种非多孔膜的渗透机理，得到
5、普遍认同的是溶解-扩散模型。,气体膜分离技术的原理,溶 解 扩 散 模 型,气体膜分离技术的应用,A,B,C,D,膜面易发生污染。,稳定性、耐药性、耐热性、耐溶剂能力有限，故使用范围有限。,单独的膜分离技术功能有限，需与其他分离技术连用。,高分子膜存在罗伯逊上限。,气体膜分离技术存在的问题,MOFs在气体膜分离中的应用,主要内容,铜网支撑的MOFs膜,举例：Cu3(BTC)2对CO2的分离,制备：晶种法、双铜源法（包括氧化法和有机官能团修饰法）；,铜网支撑的MOFs膜,存在的问题（1）氧化法：不能成膜（2）有机官能团修饰法和晶种法：成膜尺寸太小。,MOFs/聚合物均质膜,举例：Cu3(BTC)2和聚酰亚胺,制备：Cu3(BTC)2晶体的制备采用溶剂热法，然后与聚酰亚胺掺杂成膜。,细小颗粒的存在影响膜结构,01,MOFs 会影响待分离组分在膜 内的传递行为,02,聚合物分子间距和自由体积增大，透气速率增加，选择性不变,03,MOFs/聚合物均质膜,MOFs改善聚合物膜的分离性能的原因,谢谢大家,
