本文所述的實(shí)施方案總體上涉及氣體分離，并且更具體地涉及適用于氣體分離的不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維。
背景技術(shù)：
1、膜廣泛用于氣體和液體的分離，包括例如分離酸性氣體，諸如從天然氣中分離co2和h2s，以及乙烯和乙烷與彼此的分離。通過(guò)此類(lèi)膜的氣體傳輸通常由吸附-擴(kuò)散機(jī)制建模。目前，由于易加工性和低成本，聚合物膜已被充分研究并且廣泛用于氣體分離。然而，碳分子篩(cms)膜已顯示具有超過(guò)聚合膜的吸引性分離性能特性的吸引性分離性能特性。
2、在氣體分離技術(shù)中，期望制造如d.paul等人(progress?in?polymer?science,38,(2013)740–766)和hill等人(science，第296卷，2002年4月19日)的綜述文章中所報(bào)道的反向選擇性/表面流動(dòng)膜。該領(lǐng)域的大部分發(fā)展集中在聚合物膜上。反向選擇性膜通常通過(guò)摻入特定的官能團(tuán)來(lái)制備，該官能團(tuán)在氣體分子的分離期間增強(qiáng)一種氣體相對(duì)于另一種氣體的溶解度。合成地，產(chǎn)生此類(lèi)化學(xué)組合物的方法難以用于cms膜，因?yàn)殡y以將此類(lèi)官能團(tuán)結(jié)合到cms膜中。例如，大于500℃的熱解溫度將大部分聚合物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為碳結(jié)構(gòu)，并且可增強(qiáng)氣體分子溶解度的大部分官能團(tuán)因此在熱解期間損失。因此，難以增強(qiáng)cms膜中的溶解度驅(qū)動(dòng)的氣體傳輸，并且膜分離性能主要由基于尺寸的或基于擴(kuò)散的分離機(jī)制控制。
3、因此，期望生產(chǎn)可例如用于生產(chǎn)絲狀形狀因子的反向選擇性cms膜的不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維可用于生產(chǎn)用于氣體分離的cms膜。特別地，可用于將co2與n2分離的不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維是期望的。
2、根據(jù)各方面，不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維可包括圍繞中空內(nèi)部空間的外壁。外壁可包括氧化表面層、致密分離層和多孔支撐層。致密分離層可在氧化表面層與多孔支撐層之間。多孔支撐層可在致密分離層與中空內(nèi)部空間之間。氧化表面區(qū)域可具有大于0.5微米的厚度。氧化表面層可包括大于氧化表面層的總原子的11原子％的量的氧。
3、應(yīng)當(dāng)理解，前述
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
和以下具體實(shí)施方式兩者呈現(xiàn)本技術(shù)的實(shí)施方案，并且旨在提供用于理解如所要求保護(hù)的技術(shù)的本質(zhì)和特征的綜述或框架。包括附圖以提供對(duì)技術(shù)的另外理解，并且這些附圖被并入本說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖說(shuō)明各種實(shí)施方案，并且連同描述一起用以解釋技術(shù)的原理和操作。另外，附圖和描述意味著僅為說(shuō)明性的，并且并不旨在以任何方式限制權(quán)利要求書(shū)的范圍。
4、所描述的實(shí)施方案的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的詳細(xì)描述中進(jìn)行闡述。所描述的實(shí)施方案的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將部分地通過(guò)該描述而對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)，或通過(guò)實(shí)踐所描述的實(shí)施方案(包括隨后的詳細(xì)描述)以及附圖和權(quán)利要求而認(rèn)識(shí)到。
1.一種不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維，所述不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維包括圍繞中空內(nèi)部空間的外壁，其中所述外壁包括氧化表面層、致密分離層和多孔支撐層，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維，其中所述氧化表面層具有小于2微米的厚度。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維，其中所述氧化表面層是連續(xù)層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維，其中所述氧化表面層包含大于所述表面層的所述總原子的15原子％的量的氧。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維，其中所述氧化表面層包含小于所述表面層的所述總原子的25原子％的量的氧。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維，其中所述纖維具有拉曼g峰和d峰，其中在532nm的拉曼激發(fā)波長(zhǎng)下，所述d峰與所述g峰的強(qiáng)度比小于1.2。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維，其中所述纖維在透射中具有小于4.0a的d(002)峰，如通過(guò)在17kev的能量水平下的x射線散射測(cè)量的。
8.一種碳分子篩膜，所述碳分子篩膜包括，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳分子篩膜，其中所述膜是反向選擇性氣體傳輸膜。
10.一種用于從包含二氧化碳和氮?dú)獾臍怏w進(jìn)料中分離二氧化碳的方法，所述方法包括：
11.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維的方法，所述方法包括：
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述含氧氣氛包含100ppm至1000ppm的量的氧。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中將所述纖維在600℃至300℃之間的溫度下冷卻期間暴露于所述含氧氣氛。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13所述的方法，所述方法還包括在暴露于所述含氧氣氛期間在所述不對(duì)稱(chēng)中空碳纖維上產(chǎn)生壓差，使得所述含氧氣氛從所述氧化表面層開(kāi)始被拉動(dòng)穿過(guò)所述纖維的橫截面到達(dá)所述中空內(nèi)部空間。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14所述的方法，其中所述聚合物前體是聚酰亞胺。