膜科学与技术学报

抽象的

将商用陶瓷膜转化为燃烧后二氧化碳分离的第一级膜

索菲·塞尔诺、文森特·热尔曼、吉尔·弗朗西斯科、大卫·科尔努、塞德里克·卢巴特、埃里克·洛拉杜尔、安德烈·拉伯特和埃里克·普鲁泽

本报告介绍了如何对最初设计用于液体过滤的商用管状陶瓷膜进行改造，以提供烟气处理第一阶段的核心分离组件以及燃烧后 CO2 分离中的浓缩。通过两步工艺，将市售的管状纳滤 (NF) 陶瓷膜转变为 CO2 分离膜，包括额外的陶瓷涂层和化学接枝。陶瓷涂层和化学接枝的结合极大地改变了膜的特性，并将最初设计用于液体过滤的膜转变为 CO2 与 N2 选择性与基于 Knudsen 的选择性相反的膜，CO2:N2 理想选择性为 2.3。本研究的第二步致力于降低膜成本，首先使用专为此应用制造的低超滤 (UF) 200 nm 陶瓷支架代替 NF 膜。成功涂覆 5 nm 和 1 nm 陶瓷膜后，用商用氟硅烷分子接枝的该膜在纯气体 CO2 和 N2 渗透中进行了测试，理想选择性 CO2:N2=3。最后，用 glymo 接枝的相同膜对 CO2 (20%):N2 (80%) 混合物的分离进行了测试，并作为渗透阶段切割的函数。当阶段切割为 0.5 时，CO2:N2 选择性为 4，对于通常用于测试致密聚合物膜的低阶段切割，其选择性甚至更高（CO2:N2 选择性=14）。这些结果表明，商用陶瓷多孔膜可用作 CO2 燃烧后气体净化和 CO2 富集第一阶段的起始元件。