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Recent progress in ternary mixed matrix membranes for CO_(2) separation

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Green Energy & Environment 2024年第5期9卷 831-858页

作者： Zikang Qin Yulei Ma Jing Wei Hongfang Guo Bangda Wang Jing Deng chunhai yi Nanwen Li Shouliang yi yi Deng Wentao Du Jian Shen Wenju Jiang Lu Yao Lin Yang Zhongde Dai College of Architecture and Environment Sichuan UniversityChengdu610065China College of Carbon Neutrality Future Technology Sichuan UniversityChengdu610065China National Engineering Research Centre for Flue Gas Desulfurization Chengdu610065China Carbon Neutral Technology Innovation Center of Sichuan Chengdu610065China School of Chemical Biological and Materials EngineeringUniversity of OklahomaNormanOK73019USA Shaanxi Key Laboratory of Energy Chemical Process Intensification School of Chemical Engineering and TechnologyXi'an Jiaotong UniversityXi'an710049China State Key Laboratory of Coal Conversion Institute of Coal ChemistryChinese Academy of SciencesTaiyuan030001China US DOE Natl Energy Technol Lab626 Cochrans Mill RdPittsburghPA 15236USA DongFang Boiler Co. Ltd.China Clean Combustion and Flue Gas Purification Key Laboratory of Sichuan Province Chengdu611731China College of Environment and Resources Xiangtan UniversityXiangtan411105China

Mixed matrix membranes(MMMs)could combine the advantages of both polymeric membranes and porousﬁllers,making them an effective alternative to conventional polymer ***,interfacial incompatibility issues,such as the presence of interfacial voids,hardening of polymer chains,and blockage of micropores by polymers between common MMMsﬁllers and the polymer matrix,currently limit the gas sep-aration performance of *** phase MMMs(consisting of aﬁller,an additive,and a matrix)made by adding a third compound,usually functionalized additives,can overcome the structural problems of binary phase MMMs and positively impact membrane separation *** review introduces the structure and fabrication processes for ternary MMMs,categorizes various nanoﬁllers and the third component,and summarizes and analyzes in detail the CO_(2) separation performance of newly developed ternary MMMs based on both rubbery and glassy *** on this separation data,the challenges of ternary MMMs are also ***,future directions for ternary MMMs are proposed.

关键词： CO_(2) separation Mixed matrix membranes Ternary phase

1,4-丁二醇脱水产物间歇精馏分离动态过程与优化

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化工进展 2020年第8期39卷 2972-2979页

作者：米容立冯子健伊春海杨伯伦西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049 上海交通大学生物医学工程学院上海200240 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

为高效分离提纯1,4-丁二醇脱水产物中的3-丁烯-1-醇,本文设计了一种间歇精馏工艺。针对体系组成和性质将其切割为轻组分、中间组分和重组分三部分,并基于Aspen Batch Distillation模块,对间歇精馏过程进行建模,通过均匀设计的思路对操... 详细信息

为高效分离提纯1,4-丁二醇脱水产物中的3-丁烯-1-醇,本文设计了一种间歇精馏工艺。针对体系组成和性质将其切割为轻组分、中间组分和重组分三部分,并基于Aspen Batch Distillation模块,对间歇精馏过程进行建模,通过均匀设计的思路对操作参数进行了优化。实验与模拟结果比较表明,Aspen Batch Distillation模块可以较好地模拟1,4-丁二醇脱水产物的间歇精馏过程。通过均匀设计对操作参数进行优化,所得的轻组分回流比、中间组分回流比、塔釜温度、轻组分接收器结束条件和中间组分接收器结束条件分别为14.91、17.00、180℃、73.81℃、117.69℃。采用优化后的操作参数,间歇精馏过程可以得到纯度为95.1%、单程收率为73.2%的3-丁烯-1-醇,比优化之前分别提高了1.9%和11.3%。研究结果为1,4-丁二醇脱水制备3-丁烯-1-醇的工业化实施提供了支撑。

关键词：分离间歇蒸馏模拟优化

活性炭负载Pt-Ni双金属催化剂上十氢化萘脱氢

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催化学报 2014年第11期35卷 1833-1839页

作者：齐随涛李迎迎岳佳琪陈昊伊春海杨伯伦西安交通大学化学工程与技术学院化工系陕西西安710049

采用等体积浸渍法制备了活性炭负载的具有脱氢活性的Pt-Ni双金属催化剂及相应的Pt单金属催化剂,并用X射线衍射、N2吸附-脱附和NH3-程序升温脱附对其进行了表征.在290°C下,研究了间歇反应条件下催化剂以过热液膜状态催化十氢化萘脱氢活... 详细信息

采用等体积浸渍法制备了活性炭负载的具有脱氢活性的Pt-Ni双金属催化剂及相应的Pt单金属催化剂,并用X射线衍射、N2吸附-脱附和NH3-程序升温脱附对其进行了表征.在290°C下,研究了间歇反应条件下催化剂以过热液膜状态催化十氢化萘脱氢活性,考察了温度、浸渍顺序和Pt/Ni摩尔比对十氢化萘脱氢活性和萘产率的影响.结果表明,与单金属催化剂相比,Pt-Ni双金属催化剂上产氢效率显著提高.当Pt/Ni摩尔比为1:1,Pt首先浸渍时,得到的催化剂上脱氢转化率和萘产率最高.将实验结果与密度泛函理论计算的氢原子在不同催化表面的结合能关联证实,具有更强原子氢结合能的双金属表面具有更高的脱氢活性.

关键词：铂镍双金属十氢化萘脱氢密度泛函理论

VSA-SA/PS固定载体复合膜的制备及其CO_2/CH_4分离性能

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化工学报 2006年第1期57卷 163-168页

作者：张颖王志伊春海王纪孝王世昌天津大学化工学院化学工程研究所天津300072

以自由基共聚合和水解的方法合成了一种新型的CO2固定载体膜材料N-乙烯基-γ-氨基丁酸钠-丙烯酸钠共聚物(VSA-SA).以VSA-SA为表层,聚砜超滤膜为支撑体制得复合膜.研究了复合膜对CO2/CH4体系的渗透选择性,考察了金属离子交联剂和交联时... 详细信息

以自由基共聚合和水解的方法合成了一种新型的CO2固定载体膜材料N-乙烯基-γ-氨基丁酸钠-丙烯酸钠共聚物(VSA-SA).以VSA-SA为表层,聚砜超滤膜为支撑体制得复合膜.研究了复合膜对CO2/CH4体系的渗透选择性,考察了金属离子交联剂和交联时间以及进料气组成对复合膜性能的影响.本文制得的复合膜运行1周仍能维持良好的分离因子和CO2渗透速率.

关键词： N-乙烯基-γ-氨基丁酸钠-丙烯酸钠共聚物(VSA—SA) CO2 复合膜固定载体

有机氢化物可逆储氢循环中脱氢催化剂的研究进展

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化学学报 2012年第24期70卷 2467-2474页

作者：齐随涛黄俊陈昊高子丰伊春海杨伯伦西安交通大学化工学院化工系西安710049

有机氢化物脱氢催化剂的研究是有机氢化物可逆储氢技术得以循环运用的关键.首先对若干不同有机氢化物储氢循环中的脱氢反应机理进行了分析,考察了采用密度泛函理论(DFT)结合研究实例对不同活性组分的脱氢性能进行分析预测的催化剂设计策... 详细信息

有机氢化物脱氢催化剂的研究是有机氢化物可逆储氢技术得以循环运用的关键.首先对若干不同有机氢化物储氢循环中的脱氢反应机理进行了分析,考察了采用密度泛函理论(DFT)结合研究实例对不同活性组分的脱氢性能进行分析预测的催化剂设计策略,讨论了不同单金属及双金属催化剂的脱氢性能,比较了不同活性金属种类及含量、不同的载体及其改性处理、不同的制备方法对催化剂电子性能、结构及其催化活性的影响.建议采用将DFT理论预测和表面科学实验、先进的催化剂合成方法三者有机结合,以完成优良脱氢催化剂的理性设计,从而获得具有良好催化活性的脱氢催化剂.

关键词：有机氢化物脱氢双金属催化剂载体制备方法

聚乙烯基胺/聚乙烯醇/碳纳米管杂化膜的制备及气体分离性能

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膜科学与技术 2017年第2期37卷 53-59,64页

作者：吴东云伊春海鲁妮妮杨伯伦西安交通大学化学工程与技术学院陕西省能源化工过程强化重点实验室西安710049

以聚砜(PS)超滤膜为支撑层,首先制备聚乙烯基胺(PVAm)/聚乙烯醇(PVA)复合膜,考察PVAm与PVA的组成及铸膜液固含量对膜渗透选择性能的影响.当PVAm/PVA为7/3,固含质量分数为8%时,复合膜的性能最好,0.2 MPa下,CO_2渗透速率为35.5GPU[1GPU=10... 详细信息

以聚砜(PS)超滤膜为支撑层,首先制备聚乙烯基胺(PVAm)/聚乙烯醇(PVA)复合膜,考察PVAm与PVA的组成及铸膜液固含量对膜渗透选择性能的影响.当PVAm/PVA为7/3,固含质量分数为8%时,复合膜的性能最好,0.2 MPa下,CO_2渗透速率为35.5GPU[1GPU=10^(-6) cm^3(STP)/(cm^2·s·cmHg)],CO_2/N_2的分离系数为123.6.其次,在上述最佳条件中添加不同类型的多壁碳纳米管(MWCNT、MWCNT-OH和MWCNT-COOH),考察碳纳米管含量及表面基团对气体分离性能的影响,并利用红外分析、X-射线衍射及扫描电镜考察所制备杂化膜的化学结构、结晶性能.结果表明,添加表面—OH和—COOH改性的MWCNT可以有效提高膜的透过分离性能.当MWCNT-OH和MWCNT-COOH质量分数均为1%时,CO_2渗透速率分别为62.0和76.6GPU,CO_2/N_2的分离系数分别为117.7和139.5.最后,考察进料气压力对杂化膜CO_2渗透速率及CO_2/N_2的分离系数的影响,在0.2~1.8 MPa的压力范围内,添加表面改性的碳纳米管均能使复合膜的CO_2渗透速率提高.

关键词：聚乙烯基胺/聚乙烯醇聚合物碳纳米管有机-无机杂化膜 CO2分离

含聚乙烯基胺共混固定载体复合膜制备及其CO_2/CH_4分离性能

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化工学报 2006年第4期57卷 997-1002页

作者：伊春海王志张莉莉胡津康王纪孝王世昌天津大学化工学院化学工程研究所化学工程联合国家重点实验室天津300072

通过溶液共混法制备了聚乙烯基胺(PVAm)/聚乙二醇(PEG)和PVAm/聚N乙烯基γ氨基丁酸钠(PVSA)共混聚合物.分别以这两种共混聚合物为分离层,以聚醚砜超滤膜为支撑层制备了用于分离CO2的固定载体复合膜.研究了共混组成对膜结构和性能的影响... 详细信息

通过溶液共混法制备了聚乙烯基胺(PVAm)/聚乙二醇(PEG)和PVAm/聚N乙烯基γ氨基丁酸钠(PVSA)共混聚合物.分别以这两种共混聚合物为分离层,以聚醚砜超滤膜为支撑层制备了用于分离CO2的固定载体复合膜.研究了共混组成对膜结构和性能的影响,结果表明共混可以改善固定载体膜的透过分离性能.PEG质量含量为10%的PVAm/PEG共混膜具有整体最优的透过分离性能,当温度为25℃、压力为125kPa时,纯CO2渗透速率为4.34×10-9cm3(STP)·cm-2·s-1·Pa-1,CO2/CH4理想分离因子为63.5;对PVAm/PVSA共混膜,PVSA质量含量为33.3%的膜具有最高的CO2/CH4理想分离因子,而PVSA质量含量为50%的膜具有最高纯CO2渗透速率.

关键词： CO2 CH4 固定载体气体分离共混膜

利用乙烯醇-乙烯胺共聚物制备交联可控的耐酸渗透蒸发脱盐复合膜

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高校化学工程学报 2024年第2期38卷 310-318页

作者：付佳雯郝妙莉董晨曦何欣平吴东云伊春海西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院陕西西安710065

为了制备交联可控的耐酸脱盐膜,合成了同时含有羟基和氨基的乙烯醇-乙烯胺共聚物(VA-co-VAm),并基于酸性条件下羟基可以与醛发生缩醛反应的特性制备一系列交联可控的渗透蒸发脱盐膜。对聚合物材料和复合膜进行表征测试,研究聚合物组成... 详细信息

为了制备交联可控的耐酸脱盐膜,合成了同时含有羟基和氨基的乙烯醇-乙烯胺共聚物(VA-co-VAm),并基于酸性条件下羟基可以与醛发生缩醛反应的特性制备一系列交联可控的渗透蒸发脱盐膜。对聚合物材料和复合膜进行表征测试,研究聚合物组成、进料液p H等因素对脱盐性能的影响。结果表明,复合膜在酸性条件下表现出良好的脱盐性能,在60℃下处理质量浓度为35 g·L^(-1)的Na Cl溶液(p H=1),复合膜水通量超过12 kg·m^(-2)·h^(-1),盐截留率>99.95%。基于以上结果,所制备的膜为酸性条件下的高浓盐水脱盐处理提供了新的思路。

关键词：渗透蒸发脱盐聚合物耐酸膜可控交联

非热等离子体协同锰铁双金属催化剂直接催化还原NO

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化工进展 2022年第11期41卷 5850-5857页

作者：谭潇齐随涛周一鸣石利斌程光旭伊春海杨伯伦西安交通大学化学工程与技术学院陕西省能源化工过程强化重点实验室陕西西安710049

传统氨选择性催化还原(NH-SCR)法在大气污染物NO的脱除中得到广泛应用,但仍存在催化剂有毒、操作温度高及氨逃逸等缺点,不能满足日益增多的低温应用场景和更高的环保要求。本文采用浸渍法制备了SBA-15分子筛负载的锰铁双金属催化剂,研... 详细信息

传统氨选择性催化还原(NH-SCR)法在大气污染物NO的脱除中得到广泛应用,但仍存在催化剂有毒、操作温度高及氨逃逸等缺点,不能满足日益增多的低温应用场景和更高的环保要求。本文采用浸渍法制备了SBA-15分子筛负载的锰铁双金属催化剂,研究了非热等离子体协同催化剂低温下直接催化还原NO的性能。活性测试结果表明,室温下等离子体输出电压为12k V时,等离子体协同催化的NO转化率达到97.8%。表征结果显示等离子体协同反应前后催化剂的孔道结构和物理形貌未见明显变化。在线质谱分析结果表明,等离子体协同催化作用下,NO被直接分解为N_(2)和O_(2)。由机理分析可知,不同价态Mn物种间的电子传递削弱了催化剂表面吸附态NO分子中N—O键,使得等离子体分解NO的能耗下降。

关键词：氮氧化物非热等离子体催化剂化学过程反应工程

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