接枝型聚離子液體制備及CO2滲透分離性能.pdf

1、CO2的捕集對(duì)于緩解全球氣候變暖具有重大意義。聚離子液體膜兼具離子液體良好的CO2溶解選擇性和聚合物優(yōu)良的機(jī)械和穩(wěn)定性，在CO2分離方面具有較大的應(yīng)用潛力。然而，傳統(tǒng)單體聚合制備聚離子液體的方法，由于可聚合離子液體的種類較少、價(jià)格昂貴、制備的聚離子液體成膜性較差，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。本文以商業(yè)化聚砜（PSf）為基本材料，通過(guò)側(cè)鏈修飾、離子交換，制備接枝型聚離子液體膜用于CO2/N2分離。
　　首先通過(guò)簡(jiǎn)單可控的氯甲基化和咪唑鎓化反

2、應(yīng)，成功制備了接枝型聚離子液體-咪唑鎓化聚砜（PSf-g-[MIm][Cl]），采用溶劑蒸發(fā)法，以聚丙烯（PP）為支撐層制備PSf-g-[MIm][Cl]膜，考察了鑄膜液濃度、溶劑蒸發(fā)溫度、咪唑鎓化程度、操作溫度等因素對(duì)膜材料CO2分離性能的影響，優(yōu)化了制膜條件。結(jié)果表明，較優(yōu)的制膜條件為DMSO為溶劑，鑄膜液濃度為11wt.%，溶劑蒸發(fā)溫度為60℃。其CO2分離性能隨著咪唑鎓化程度的增大而顯著提高，操作溫度為25℃，操作壓力為0.4M

3、Pa時(shí)，咪唑鎓化程度為172%，膜材料的CO2滲透系數(shù)為66.4barrer，CO2/N2選擇性為118.4。
　　為探究不同陰離子對(duì)膜材料氣體分離性能的影響，以PSf-g-[MIm][Cl]為基本材料，利用離子交換反應(yīng)，制備陰離子分別為Ac-、BF4-、CO32-配位的聚離子液體，比較氣體分離性能并分析原因。探究發(fā)現(xiàn)陰離子適宜的堿性可以促進(jìn)CO2在膜內(nèi)的解離，從而促進(jìn)CO2的傳遞，Ac-配位的聚離子液體膜具有最優(yōu)的氣體分離性能。

4、在咪唑鎓化程度為172%，操作溫度為25℃，操作壓力為0.4MPa時(shí)，PSf-g-[MIm][Ac]膜材料的CO2滲透系數(shù)可達(dá)100.9barrer，CO2/N2選擇性為144.1。
　　為進(jìn)一步探究陽(yáng)離子對(duì)膜材料分離性能的影響，以三甲胺和三乙烯二胺為季銨化試劑制備三甲胺功能化聚砜（PSf-g-[TMA][Cl]）和三乙烯二胺功能化聚砜（PSf-g-[EDA][Cl]），并以PP為支撐層，分別制備聚離子液體膜。研究發(fā)現(xiàn)陽(yáng)離子親水性