膜科学与技术

单位：1. 中石化（大连）石油化工研究院有限公司， 大连 116041;2. 大连理工大学 化工学院 精细化工国家重点实验室， 大连市膜与膜过程重点实验室， 大连116024

关键词：炭分子筛膜； 聚丙烯腈； 不对称多孔膜； 气体分离膜

基金：国家重点研发计划(2021YFB3801200); 国家自然科学基金(22278051, 22178044, 22378043)

以聚丙烯腈（PAN）为前驱体，通过相转化法制备不对称多孔聚合物膜，结合氧化预处理及高温炭化（500~800 ℃）工艺，成功开发了PAN基不对称多孔炭分子筛膜。结合多种表征技术，探究了热处理过程中化学结构、炭微观结构、膜微观形貌及孔结构的演变规律。实验结果表明，氧化预处理诱导分子链形成梯形的交联网络结构，有效抑制了炭化过程中孔结构塌陷，所得炭膜维持了前驱体聚合物膜的三维贯通孔道结构。生成的碳结构为无定型结构，且炭层间距较大，有利于气体分子渗透。800 ℃炭化制备的PAN基多孔炭膜O2渗透通量可达1 166 GPU，O2/N2选择性为1.10，高于努森扩散理论值。本研究验证了PAN作为膜的低成本碳基支撑层材料的可行性，为开发高性能中空纤维复合炭膜提供了实验支持。

来源：2025年第4期

《膜科学与技术》期刊编辑部

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