分離CO2界面聚合復(fù)合膜支撐體結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、高效 CO2分離膜技術(shù)是緩解環(huán)境與能源危機(jī)的有效手段，在溫室氣體減排和能源氣體凈化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)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(yīng)用的關(guān)鍵。
　　復(fù)合膜結(jié)構(gòu)是最常見的氣體分離膜結(jié)構(gòu)之一，一般包括分離層和支撐體。復(fù)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(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。本研究主要集中在支撐體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化上。運(yùn)用阻力模型分析得知，優(yōu)化支撐體結(jié)構(gòu)可以由以下三方面來實(shí)現(xiàn)：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(shù)。
　　首先，通過調(diào)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(fù)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(fù)合膜的CO2滲透選擇性能。在此基礎(chǔ)上，

3、考察了基膜膜孔預(yù)填充對膜性能的影響。預(yù)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(jìn)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(fù)合膜表現(xiàn)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(shù)，在PSf超濾基膜上制備了PDMS-ZIF-8/PSf混合基質(zhì)支撐體。采用界面聚合法在該支撐體上制得了具有超薄分