具有可控孔径的炭膜制备与性能研究-材料物理与化学专业毕业论文.docx

具鸯可控孔径的炭膜制备与性能研究 具鸯可控孔径的炭膜制备与性能研究 摘要 作为一种新型的无祝膜，由含碳物质经高温熟解炭化制威的炭膜 具霄许多粤#常好的特点。如：耐高温、耐酸碱、具有较赢的机械强度、 理想的渗透性、分离性和吸附性能啦而且，通过对表面和藐结构进行 修饰还可以进一步改变炭膜的特点尊囱上世纪豹年代开始，炭膜在 国外得到了很快的发展，用于液体分离的微滤炭膜已经有了工业讫的 报道，但气体分离方葱的炭膜仍处于实验室阶段# 西前，炭膜的制备成本比较昂贵，这既限制了炭膜在大规模膜缎 件中的应用，又限制了它的工业化生产。因此，寻找一种既具有良好 的分离性能又经济可行的簇材料是炭膜研究领域的主要研究方向之 ～拳术质素是自然界中数量仅次于纤维素的一类自然资源，却曾经由 于作为术耢水解工业和造纸工鼗的副产物，得不捌充分利裙，变成7 环境污染物。考虑到来来环境与资源的需要，加强和重视术质素的研 究是非常迫切的。 以本质素为基本原料和致孔剂，本文奔绍了木质素制备炭膜的过 程及所得到的炭膜的基本性能。首先谚究了本质素的一些基本性能如 表面能等。实验发现本质素是一种低表蕊熊的物质，其表面能约为 2l。22 mJ／m2母然焉，进一步研究了本质素在HCl溶液巾的溶解行为。 通过糙度仪与扫描电镜测试发现术质索在HCI溶液中是～个溶胀的 过程，且HCi溶液对木质素的表面有着明显的修饰作用，使术质紊的 过程，且HCi溶液对木质素的表面有着明显的修饰作用，使术质紊的 外形由球状变成有规则的长方体；遥通过红外光谱研究了本质素在 戳l溶液中的结构变化情况。 通过将术质素按8％、14％、20％的不同比例与甲醛、苯酚合成 了术质素酚醛树脂，然后在玻璃板上均匀涂膜，进～步将制得的膜敖 入通有氮气保护的炭化炉中炭化制备成了炭膜尊 由扫描电镜结果，献炭膜的徽孔结构分析可以看摩：炭膜的孔径 具有明显的微纳米尺寸，本质豢在炭膜中有致孔剂的作用，如本质素 含量为6％时，炭膜的微米尺寸约在1．1--．2。蜉岬之间，纳米我径尺寸 都在120～320rim范豳内；并且木质素的含量与孔径有着密切的关系， 本质素酚醛树脂制备炭膜过程中其孔径可戳裰据零藤素含量的增减 丽受到控制。通过分光光度诗和测厚仪表明：随着术质素岔量的增加， 炭膜的吸附能力和膜厚也同时增加。另矫，术屐素含量对炭膜的电蕊 也有一定的影响卷最后，通过固体核磁共振谱仪对炭膜的CP／MAS‘3C NMR表征还哥以看出：炭忧蓿的炭膜依然有者非常明显的酚醛树脂 特征，因此表明术质素酚醛树脂炭膜的制备工艺还可以进一步改进。 关键词：本质素，酚醛树脂，制各，徽孔结构，性能 lI Preparation Preparation and properties research of pore--size controllable carbon membrane Carbon membrane，a kind of inorganic membrane,is prepared by the pyrolytic carbonization of substance whieh contains carbon．It觚hi曲 temperature-resistant,acid and alkali*resistant properties and hi曲 performances of mechanical intensity,osmosi％selectivi秽and∞rption。 In addition，its surface and microstructure can be modified and improved。 Since 1 980s，carbon membrane has been rapidly develo阐abroad。 Carbon membrane for micro—filtration has been reported in commercial application，while carbon membrane for gas separation is still in the laboratory s龆le。 Currently，the cost of carbon membrane is reiatively high which limits its application遍extensive subassembly and industrialized manufacture．Therefore one of the main research fields in carbon membrane is to find a membrane raw material。诋s materia