膜科学与技术杂志2025年第6期
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- 管式TIF4玻璃膜的制备与CO2/CH4分离性能
- MOF 玻璃材料具有非晶态特性、易加工性，以及独特的微孔结构，使其成为制备无晶间缺陷、具有分子筛分性能的膜的优异材料。本研究创新性地采用纳米ZnO修饰技术，在可以实现放大制备和工业化集成的管式载体上成功制备了TIF-4玻璃膜。管式TIF-4玻璃膜在CO2与CH4进料物质的量比为15∶85时，CO2渗透率为1.59×10-9 mol/（m2·s·Pa）（4.61 GPU），CO2/CH4选择性为52.62。此外，管式TIF-4玻璃膜能够在0.1~0.5 MPa压力范围以及25~100 ℃温度范围内保持稳定的分离性能，同时在长达70 d的长期储存和连续运行测试中未出现性能衰减，展现出优异的CO2/CH4分离稳定性。
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- 混合电荷纳滤膜的锂镁分离性能研究
- 随着锂基能源需求的快速增长，高镁锂比盐湖卤水中锂镁的高效分离备受关注。纳滤膜依据孔径筛分和道南排斥效应成为锂镁分离的重要途径，然而单电荷纳滤膜对锂镁离子的分离选择性普遍较低。本研究采用顺序界面聚合策略，成功构筑了具有非对称电荷分布的混合电荷纳滤膜（PEI/PIP-PA与PIP/PEI-PA）。结果表明，混合电荷结构可协同提升锂镁分离性能，两种混合电荷膜对MgCl2的截留率均超过96.0%，其Li+/Mg2+选择性（PEI/PIP-PA: 59.7；PIP/PEI-PA: 41.1）显著优于单电荷PIP-PA膜（9.2）。其中，PIP/PEI-PA膜展现出优异的Li+渗透性，并在长期运行中保持稳定性能。经二级纳滤工艺处理，该膜将高镁锂比盐湖卤水模拟液（Mg2+/Li+质量比为63）中的Mg2+/Li+质量比显著降至0.28，展现出良好的应用潜力。本研究为开发高性能锂镁分离纳滤膜提供了新思路。
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- 吡啶型部分氟化含金刚烷结构聚芳醚膜的制备及钒液流电池性能研究
- 钒液流电池(VRFB)具有高本征安全性、容量和功率解耦，在大规模储能领域中显示出很好的应用前景。膜作为VRFB的关键部件对电池性能具有重要影响，现有用于VRFB的膜或价格昂贵或离子传导性有待提升，因此开发新型低成本高性能的膜材料具有重要意义。本研究合成了部分氟化含金刚烷结构聚芳醚，进一步接枝功能化引入吡啶基团，经过溶胀诱导微相分离，获得了吡啶型部分氟化含金刚烷结构聚芳醚膜(PyAPEF)。PyAPEF膜呈现低面电阻(0.13Ω·cm2,与Nafion 212 膜相当)、低溶胀率和高机械强度（>46.42 MPa），优于Nafion 212膜（机械强度17.0 MPa）。在200 mA/cm2下，PyAPEF-140膜在VRFB测试中表现出优秀的能量效率（EE=84.59%），高于Nafion 212膜的EE(80.37%)。此外，PyAPEF-100膜在1 000次循环测试中表现出稳定的电池性能，显示出良好的膜稳定性。本研究制备的PyAPEF膜在VRFB中具有优异的电池效率，在钒液流电池中具有良好应用前景。
