分離CO2界面聚合復合膜支撐體結構優(yōu)化研究.pdf

1、高效 CO2分離膜技術是緩解環(huán)境與能源危機的有效手段，在溫室氣體減排和能源氣體凈化等領域具有廣闊的應用前景。膜的CO2滲透選擇性能不夠高仍是限制其大規(guī)模應用的關鍵。
　　復合膜結構是最常見的氣體分離膜結構之一，一般包括分離層和支撐體。復合膜 CO2滲透選擇性能的提高可以通過優(yōu)化上述兩部分膜結構來實現。本研究主要集中在支撐體結構的優(yōu)化上。運用阻力模型分析得知，優(yōu)化支撐體結構可以由以下三方面來實現：減薄中間層厚度，減小中間層材料的嵌入

2、深度和增加中間層材料的滲透系數。
　　首先，通過調控涂膜液中硅橡膠（PDMS）的濃度來優(yōu)化PDMS中間層的厚度，在聚砜（PSf）超濾膜上制備了 PDMS/PSf支撐體。采用界面聚合法，以均苯三甲酰氯（TMC）為油相單體，以N’ N-雙（3-氨丙基）甲胺（DNMDAm）為水相單體，在PDMS/PSf支撐體上制備了具有超薄聚酰胺分離層的復合膜。中間層厚度的減薄降低了支撐體對氣體的傳遞阻力，提高了復合膜的CO2滲透選擇性能。在此基礎上，

3、考察了基膜膜孔預填充對膜性能的影響。預先用去離子水填充PSf超濾基膜膜孔，然后再涂覆優(yōu)化后的PDMS涂膜液，減小了PDMS的嵌入深度，進一步提高了支撐體的滲透性能。采用界面聚合法在該支撐體上制備的復合膜表現出優(yōu)良的CO2滲透選擇性能。
　　其次，通過向中間層聚合物PDMS中引入ZIF-8納米多孔顆粒來增加中間層的滲透系數，在PSf超濾基膜上制備了PDMS-ZIF-8/PSf混合基質支撐體。采用界面聚合法在該支撐體上制得了具有超薄分