膜科学与技术学报

抽象的

采用溶胶-凝胶法制备的基于二氧化硅-聚醋酸乙烯酯的混合膜用于从沼气中富集甲烷

Quechulpa-Pérez P、Pérez-Robles JF、Pérez-de Brito AF 和 Avilés-Arellano LM

使用替代能源替代或减少使用化石燃料是现代社会最重要的目标之一。目前的研究重点是生物燃料（如沼气）的生产和使用。然而，产生的沼气（主要由甲烷 CH4 组成）含有不同的不良气体，如氮气 N2、二氧化碳 CO2 和含硫化合物，因此减少这些气体并提高甲烷气体浓度非常重要。为此，我们的研究小组正在研究某种混合膜，以提高沼气中甲烷气体的质量并降低其他气体的浓度。气体分离是使用溶胶-凝胶工艺制备的混合膜完成的，该膜基于二氧化硅 (SiO2) 和聚醋酸乙烯酯 PVAc。使用不同浓度的 SiO2（%w/w）和四种不同的溶剂（不同摩尔比的甲醇、乙醇、丙醇、丁醇）来制备膜材料，以使工艺所需的水和四乙基正硅酸酯 TEOS（即二氧化硅的前体）相兼容。我们发现膜的孔隙率会根据用于制备混合材料的溶剂而变化。使用甲醇作为溶剂可获得最佳膜。另一方面，当使用其他溶剂时，获得的膜质量较差，出现大量肉眼可见的微裂纹，因此被拒绝。对于气体分离测试，使用与生物消化器条件相似的低压纯气体来测试混合膜。结果表明，扩散气体的顺序为：H2、CH4、N2 和 CO2。如图所示，使用混合气体证实了这一点。