Полиимидное полое волокно
Полиимидное полое волокно широко используется в газоразделении и дегидратации спирта благодаря его высокой удельной поверхности и плотности загрузки.. В этой статье, подготовка и применение полиимидного полого волокна рассмотрены на основе большого количества литературы.. Представлены способы получения полиимидного полого волокна из полиимидного раствора полиамидокислоты в качестве прядильного раствора., внедрены методы улучшения свойств полиимидной половолоконной мембраны путем модификации. Представлен прогресс полиимидного полого волокна в лабораторном и промышленном применении..
Полиимид (ПИ) класс полимеров, содержащих имидное кольцо в основной цепи, который имеет отличную термостойкость, хорошая механическая прочность и химическая стабильность, и высокая стойкость к растворителям. Он был использован в областях высоких технологий, таких как аэрокосмическая промышленность и микроэлектроника.. Существует два основных способа получения полиимида.: одним из них является низкотемпературная конденсация мономера диангидрида с мономером диамина с получением полиимидной кислоты. (ПАА) решение, с последующей имитационной реакцией с получением полиимида, называется двухэтапным методом. Другой метод заключается в расплавлении мономеров для синтеза путем их нагревания или растворения в органических растворителях с высокой температурой кипения для получения полиимида путем прямой реакции., который называется одношаговым методом.
Полиимидное волокно — это новый тип специального волокна, обладающий многими превосходными свойствами, такими как высокая прочность., высокий модуль, устойчивость к высоким и низким температурам, огнестойкость, радиационная стойкость, химическая устойчивость, так далее. Волокно PI может быть получено из раствора полиамидокислоты или раствора полиимида в качестве прядильного раствора.. Мембрана из полых волокон представляет собой чрезвычайно тонкую полую мембранную трубку с высокой удельной поверхностью и плотностью загрузки., что может значительно повысить эффективность мембранного разделения. Газоразделительные мембраны из полиимидных полых волокон перспективны из-за высокого газообразования H2., СО2, и O2 с высокой газопроницаемостью и селективностью, и имеют перспективные приложения. Больше, чем 90% Мембранное газоразделение применяется для разделения неконденсирующихся газов., например CO2 из метана, азот из воздуха, водород из азота, аргон из метана, так далее. Полиимидные полые волокна Мембраны из полиимидных полых волокон также используются для удаления воды из спиртов и исходных углеводородных газов, а также в качестве нанофильтрационных мембран..
Волокна полиимидной кислоты получают путем прядения синтетических полиимидных кислот в качестве предшественников., с последующим имидированием и термовытяжкой для получения полиимидных волокон. Преимущество этого метода в том, что его растворимость не нужно учитывать., выбор мономеров разнообразен, и можно подобрать более подходящий состав для приготовления прядильного раствора. Однако, процесс имитации относительно сложен, и молекулы воды, образующиеся во время реакции, могут вызывать дефекты волокон..
С использованием полиимидных половолоконных мембран, необходимо применять определенные подходы для решения возникающих проблем. Модификация полимера – один из основных методов улучшения характеристик полых полиимидных волокон.. Общие методы модификации включают физические методы, такие как смешивание, компаундирование, покрытие, отжиг, и химические методы, такие как сшивание, пиролиз, и полиэлектролитная модификация. Сообщалось также о модификации ионизирующим излучением..
В основе применения полиимидных полых волокон в технологии разделительных мембран лежит мембранный модуль.. Мембраны из полых волокон представляют собой чрезвычайно тонкие полые трубки, которые являются самонесущими.; из-за малого диаметра пучков волокон, они имеют более высокую плотность упаковки, чем любой другой компонент, и относятся к лучшему классу мембранных модулей.. Мембранный модуль из полых волокон показан на рис. 1. Большое количество половолоконных мембран (например, от сотен до сотен тысяч) собраны в пучок полых волокон, открытые концы которого залиты эпоксидной смолой, образуя трубчатую пластину.. Затем один или несколько таких разделительных мембранных элементов из полых волокон вставляют в сосуд, имеющий по меньшей мере одно впускное отверстие для смешанного газа., одно проницаемое газоотводное отверстие, и один непроницаемый газоотвод. В газоразделительной мембране из полых волокон, когда газовая смесь вступает в контакт с половолоконной мембраной, отдельные компоненты газовой смеси (проницаемый газ) избирательно проникают через эту мембрану и проходят через выпускное отверстие для проницаемого газа. Разделение газа достигается за счет извлечения проницаемого газа через выходное отверстие для проницаемого газа и непроницаемого газа через выходное отверстие для непроницаемого газа..
Сообщалось о промышленном применении полых полиакриламидных волокон.: очистка биогаза, осушение сжатого воздуха, удобрение восстановление водорода в производстве, и очистка сланцевого газа для производства природного газа.
(1) Научно-исследовательский институт новой энергии Китайского нефтяного университета (Пекин) сотрудничал с Германским агентством международного сотрудничества (ГИЗ) и Эвоник (Германия) провести пилотные испытания по мембранному разделению и очистке биогаза, в котором компания Evonik отвечала за предоставление испытательного оборудования и Китайского нефтяного университета. (Пекин) Научно-исследовательский институт новой энергии сотрудничал с GIZ и Evonik.
Компания Evonik отвечала за предоставление испытательного оборудования и Исследовательского института новой энергии Китайского нефтяного университета. (Пекин) отвечал за мониторинг данных и тестовую часть. Мембранные модули, использованные в тесте, представляли собой модули из полиимидных полых волокон.. Четыре мембранных модуля были соединены последовательно, параллельно, или оба. Результаты эксплуатационных испытаний первичных мембран, вторичные мембраны, и третичные процессы даны.
(2) Чанчуньский институт прикладной химии, Китайская академия наук сообщила о пилотных испытаниях мембранных модулей из полиимидных полых волокон для осушения сжатого воздуха., использование полиимидного прядения полого волокна для производства мембранных модулей для осушения сжатого воздуха, и достигаемые технические характеристики при температуре газа на входе 20°C, рабочее давление 0.8 МПа, пропускная способность 60 нм3/ч (1 нм3/мин) для одного мембранного модуля, отношение продувочного газа менее 20%, и точка росы газообразного продукта при атмосферном давлении. Точка росы атмосферного давления продукта газа достигает ниже -20 ℃. Он может заменить сублимационную сушилку и использоваться в пневматической промышленности., источник воздуха распылительной окраски и покрытия, и контроль влажности в небольшой среде, так далее.
(3) Anhui Samsung Chemical Group Fuyang Chemical Fertilizer Plant сообщила о применении высокоэффективной установки по извлечению водорода с мембранным разделением второго поколения., с использованием
Скорость извлечения водорода составила 92%, содержание водорода в хвостовых газах было <5%, и объем вентиляции синтеза был значительно уменьшен.
(4) Китайский нефтяной университет (Пекин) сотрудничает с инжиниринговой компанией Sinopec для разработки технологии мембран из полых волокон для очистки сланцевого газа и добычи природного газа из удаленных газовых скважин с высоким содержанием CO2, и провести полевые испытания.
Коммерциализация полиимидных полых волокон производства UBE, Япония, широко освещался в литературе. Компания UBE разработала газовый мембранный сепаратор из полых волокон из полиимида бифенильного типа под торговой маркой Ube Gas Separator., который был успешно использован для восстановления водорода, осушка газа и осушка паров органических соединений, концентрация СО, Регулировка соотношения CO/H2, Очистка газа, и разделение CO2 в различных промышленных хвостовых газах. Полиимидно-мембранное оборудование для производства азота используется для разделения азота с помощью полиимидных половолоконных мембран для получения азота с чистотой 95% к 99%. Примерами коммерческого использования являются генераторы озона., воздушные подшипники, медицинское оборудование, прецизионные машины и инструменты, любое другое пневматическое оборудование, так далее.
