這篇發(fā)表在Advanced Materials上論文來自于德國(guó)馬普高分子研究所(Max Planck Institute for Polymer Research)的Doris Vollmer教授課題組,他們瞄準(zhǔn)的方向是CO2的吸收。CO2的過度排放是造成全球變暖的重要因素,目前,發(fā)電廠主要通過吸收劑來吸收這些燃燒產(chǎn)生的溫室氣體,最為常見的吸收劑是N-甲基二乙醇胺(MDEA),并常加入哌嗪提高性能。在這項(xiàng)研究中,研究者選擇了膜接觸器來代替常見的吸收器。所謂膜接觸器,是指吸收氣體與吸收劑分別位于膜的兩側(cè),通過膜孔處形成的氣液界面進(jìn)行傳質(zhì)。膜接觸器具有易于集成、增強(qiáng)傳質(zhì)等作用,同時(shí)氣體與液體的流動(dòng)參數(shù)可以隨意調(diào)節(jié)。不過,膜接觸器在使用過程中需要滿足以下要求:(1)膜孔不能被液體吸收劑所浸潤(rùn);(2)面對(duì)高溫、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等環(huán)境均具有較好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性;(3)在操作過程中不會(huì)被氣體中的顆粒懸浮物堵塞。 一般來說,膜接觸器往往選擇表面能較低的聚合物材料如聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等。不過MDEA的表面能較低,上述材料仍有可能被MDEA浸潤(rùn)。因此,研究者們制備了具有超低表面能的超疏液膜并將其用于CO2膜接觸器。材料的制備過程非常簡(jiǎn)單,他們將親水的聚酯纖維浸沒在含有痕量水的甲基三氯硅烷的甲苯溶液中,甲基三氯硅烷可發(fā)生水解并與聚酯纖維表面的羥基反應(yīng)形成納米細(xì)絲。反應(yīng)3小時(shí)表面就會(huì)形成1-2 μm厚的納米結(jié)構(gòu)層,再通過氧等離子體處理活化后于含氟硅烷反應(yīng),最終得到具有納米結(jié)構(gòu)的超疏液結(jié)構(gòu)的膜。 圖片來源:Wiley |
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