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膜分离被认为是当今绿色、高效的CO2分离与捕集技术之一,因此,开发低成本、高分离性能的CO2分离膜成为当今研究热点。本文主要是以商业聚砜(PS)超滤膜为底膜,通过Dip-coating和Drop-coating两种制膜方法在PS底膜上涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为“gutter layer”层,选用聚乙烯基胺(PVAm)和高分子量的聚醚胺(PEA)作为分离层,一步法简单快速地制备PVAm-PEA/PDMS/PS固定载体复合膜。通过比较两种方法所制备的复合膜的气体渗透性能,选出性能最优的复合膜作为底膜,通过添加不同含量的ZIF-8纳米颗粒,制备用于分离CO2/N2的气体分离膜。通过一系列的表征和测试,考察每种复合膜对CO2/N2的气体渗透性能的影响,主要内容及结论如下:(1)采用Dip-coating的方法在PS超滤膜表面涂覆不同浓度的PDMS层来制备PDMS/PS复合膜,通过气体渗透性能测试得出在PDMS的质量分数为2%时CO2和N2的气体渗透速率最大,在0.1 MPa下分别达到560 GPU和95 GPU。再以2%PDMS/PS复合膜作为底膜,以相同的方法在膜表面涂覆PVAm-PEA,通过对不同含量的PVAm-PEA/PDMS/PS固定载体复合膜进行气体渗透性能测试,结果表明:在质量分数为3%时,其CO2的渗透速率(49 GPU)和CO2/N2的分离因子(92)最大。(2)参照上一部分研究成果,通过Drop-coating的制膜方法在商业PS超滤膜上分别涂覆质量分数为2%的PDMS中间层以及对CO2具有促进传递作用的PVAm-PEA分离层,通过对照实验,探索复合膜的形成机理。通过对膜的气体渗透性能测试得到性能最优的复合膜,其CO2渗透速率和CO2/N2分离因子最大,分别达到103 GPU和96。此方法制备的复合膜的CO2/N2渗透性能高于Dip-coating制膜方法所制备的复合膜。(3)室温下,在水溶液中快速、高效地合成粒径大小为60 nm左右的ZIF-8纳米颗粒。以Drop-coating的制膜方法制备出以PVAm-PEA/PDMS/PS复合膜为基膜,通过添加不同量的ZIF-8纳米颗粒制备一系列的固定载体复合膜。通过对不同ZIF-8含量的复合膜进行表征以及气体分离性能测试得出:当ZIF-8的质量分数为0.05%时,CO2的渗透速率和CO2/N2的分离因子最大,分别达到59 GPU和203。由于该复合膜具有高的CO2渗透速率和CO2/N2分离因子,因此,其在分离CO2/N2气体方面具有很大的应用前景。