本综述试图及时汇编所有这些信息,以全方面介绍 PBI 膜作为 H2/CO2 分离技术的当前可行性。H2/CO2 分离机制:气体分子通过致密聚合物膜的传输是通过溶液扩散模型来描述的(图 2d)。根据该机制,渗透气体在进料端溶解到膜中,扩散穿过膜,并在渗透端回收。渗透性被定义为溶解性和扩散性的乘积;因此,分离 H2 和 CO2 的选择性 αH2/CO2 分别表示为 H2 和 CO2 渗透性(PH2 和 PCO2)的比率。其中 DH2/DCO2 表示扩散选择性,αH2/CO2D 和 SH2/SCO2 表示溶解选择性 αH2/CO2S。因此,扩散性和溶解选择性的组合决定了总体选择性。PBI塑料对多种化学试剂具有优异的抵抗性。陕西PBI耐磨板
扩散系数通常受聚合物分子结构的影响,聚合物分子结构允许特定气体分子根据其大小优先通过,这些大小通常用其动力学直径表示。H2 和 CO2 的动力学直径分别为 0.289 纳米和 0.33 纳米,这意味着 H2 的扩散速率通常较高。另一方面,CO2 的溶解度比 H2 高,因为它具有更高的冷凝性,临界温度 (Tc) 就表明了这一点:Tc,CO2 = 304 K,Tc,H2 = 33 K。由于 H2 的动力学直径比 CO2 小,冷凝性比 CO2 低,因此聚合物通常具有良好的 H2/CO2 扩散选择性,但溶解性选择性较差。浙江PBI活塞杆批发价格PBI塑料是现有工程塑料中强度较高的产品。
PBI 中空纤维:要充分利用 PBI 的明显特性,必须将其转化为商业上可行的膜配置。这种膜组件的目标是降低膜成本,较大限度地提高气体渗透率和膜表面体积比,以获得较小的整体碳足迹和组件尺寸,因为所需的高压和高温膜外壳是一个重要的资本成本组成部分。利用中空纤维膜(HFM)组件是一种很有前途的方法,可以在减少组件尺寸的同时明显增加膜的有效面积。在各种膜配置中,中空纤维膜组件可提供较大的堆积密度。HFM 模块的堆积密度高达 30,000 m²/m³。我们一直在努力研究将中空纤维的有益特性与 m-PBI 结合形成高渗透、高面积密度膜所产生的协同效应。由于高频膜通常具有非对称结构,而且选择层超薄,容易产生缺陷。因此,在制造过程中通常需要添加填料、交联和涂层等步骤来提高选择性。表 4 总结了较近开发的基于 m-PBI 的 HFM 的 H2/CO2 分离性能。
聚苯并咪唑(PBI)的一般化学结构。通过改变 R2,制备了四种不同的 PBI 衍生物,以研究主链结构对相应膜的 H2/CO2 分离性能的影响。与商用 m-PBI 相比,在 PBI 主链中加入各种笨重、柔韧和受挫的官能团会较大程度上破坏聚合物链的致密堆积,较终导致 H2 渗透性明显提高。然而,正如预期的那样,H2/CO2 的选择性也有所下降。Kumbharkar 等人利用 5-叔丁基间苯二甲酸(BuI)作为笨重的二羧酸单体来合成 Bul-PBI,结果降低了链的堆积密度,热稳定性略有下降,而溶剂溶解性却有所提高。Bul-PBI 膜的扩散选择性为 37.8(高于 m-PBI),溶解选择性为 0.15(略低于 m-PBI)。图 6 显示了之前报告的研究中测量的改性 PBI 基聚合物的 H2 渗透性和选择性数据的上限图。由此可见,在对 PBI 的骨架结构进行处理的同时,通常还要在气体渗透性和选择性之间进行权衡。各种 PBI 衍生物的详细列表见表 S1。PBI塑料可用作高温结构胶粘剂。
将 PBI 聚合物与其他工程聚合物进行比较,了解 PBI 为何优于聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酮。CELAZOLE® U系列:主要用于生产在极端高温环境下使用的压缩成型部件。CELAZOLE® T系列:专为注塑成型和挤出成型设计,适用于需要强度高、热稳定性、耐化学性和耐磨性的应用。CELAZOLE® 涂层:适用于中空纤维膜、铸膜或涂层应用的解决方案,具有耐高温保护功能。具有优异的聚合物强度和热稳定性Celazole® U系列产品可用于一些较恶劣的环境——从油田到航空航天再到半导体应用。在通信设备中,PBI 塑料用于制造外壳和内部结构件,保护设备并确保信号传输。PBI部品厂家
PBI塑料的热稳定性在氮气中可超过500℃。陕西PBI耐磨板
尺寸变化:吸附在 PBI 中的水分会暂时改变部件的尺寸。这种暂时性变化在 PBI 干燥后是可逆的。表 2 说明了吸附水分对部件尺寸的影响。由于零件的几何形状千差万别,此表只能作为一个参考。还需注意的是,如果某种形状尚未达到与周围环境的湿度平衡,由于湿度扩散速度较慢,零件中会出现湿度梯度,表面可能比芯部更湿或更干。在这种情况下,从毛坯形状加工零件可能会导致翘曲或厚度变化。因此,在加工之前,请务必按照本文件后面的说明对形状进行适当干燥。陕西PBI耐磨板