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具有高经济可扩展性的碳分子筛（CMS）中空纤维膜，主要是通过埃级尺度上调节双孔隙形态，来实现气体对的分离。新形成的 CMS 膜会经历自我延迟的物理老化，而这也反映在与膜的使用寿命相比，在短时间内会出现稳定的渗透损失和选择性增加的现象。由于超微孔的最大尺寸降低会导致聚酰亚胺衍生的 CMS 膜发生老化，因此自延迟带来的形态重排受到人们广泛的关注。
佐治亚理工学院William J. Koros教授团队以“Subtle penetrant size effects on separation of carbon molecular sieve membranes derived from 6FDA:BPDA-DAM polyimide”为题在《Carbon》期刊发表研究成果。研究人员基于6FDA:BPDA-DAM（1:1）聚酰亚胺，在550°C、600°C和650°C下的通过热解制备CMS膜，分别考察了加速、延缓甚至抑制CMS膜内老化过程的条件和物理原因。 告了CMS老化现象对两组C3H6/C3H8和CO2/CH4渗透分子对的影响。
实验选取的两组渗透分子对不仅具有不同的平均大小（dA/B），而且每对成员之间的大小差异也不同（ΔdA/B），重点关注了两对中最难分离的C3H6/C3H8，并采用CO2/CH4结果作为比较例。真空条件下控制纤维老化被证明是调节 CMS 纤维气体传输特性的重要方法，这导致C3H6/C3H8气体对的选择性显著提高了76%，而CO2/CH4的仅增加了 40%。对于较大的渗透分子对，物理老化对选择性增加和渗透损失的影响更为明显。通过聚酰亚胺衍生的CMS膜的结果，研究人员还探讨分析了如何推广至其他前体衍生的 CMS膜与其他渗透分子对。
将无规卷曲前驱体聚酰亚胺转变为具有微孔和超微孔双峰分布的有组织无定形CMS材料的设想步骤。
能够同时测量三个模块的恒压系统示意图。
在550℃、600℃和650℃下热解的CMS纤维SEM图像。
在114.7 psia和35°C条件下，不同热解温度下新CMS纤维对C3H6/C3H8(50/50) 混合气体中(a)C3H6渗透率和(b)C3H6/C3H8选择性的影响。
狭缝旁通与渗透剂尺寸的关系。
在114 psia和室温条件下，CMS纤维在CO2储存70天和C3H6/C3H8和CO2/CH4分离的老化研究。
在114.7psia 和35°C的C3H6/C3H8(50/50) 主动输送条件下，不同热解温度下制备的CMS纤维的C3H6渗透率 (a) 和C3H6/C3H8选择性 (b) 的长期老化研究。
在114.7psia和35°C的CO2/CH4(50/50) 主动输送条件下，不同热解温度下制备的CMS纤维的 CO2渗透率 (a) 和CO2/CH4选择性 (b) 的长期老化研究。
在114.7psia、35°C和6小时真空，及CO2/CH4(50/50)主动输送条件下，550℃热解温度下新制备的CMS纤维的C3H6渗透率 (a) 和C3H6/C3H8选择性 (b) 的长期老化研究。
原 信息
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.08.005
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