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膜法气体脱湿是一项有前景和吸引力的高新技术,具有占地面积小、操作灵活、成本低、耗能低等独特优势,在烟气脱水、天然气除湿、压缩空气干燥以及保护气下蔬菜和水果的储存等领域有重要应用。为了解决气体脱湿膜通量低的问题,本文通过将碳纳米管掺杂到聚合物基质中达到同时提高选择性和渗透性的目的:同时为了解决纳米粒子分散性问题,并利用碳纳米管稳定规整的纳米通道来进一步提高膜气体脱湿性能,采用外加直流电场的方法促使碳纳米管在聚合物基质中取向,具体研究内容如下:选用聚砜(PSF)膜为多孔支撑层,聚醚嵌段酰胺(PEBA)为基质材料,羧基化多壁碳纳米管(CNTs)为无机添加粒子,采用其混法制备了碳纳米管含量为0.01%～0.06%的PEBA/CNTs混合基质膜。采用SEM、FT-IR、XRD对PEBA/CNTs膜表面形貌和结构进行了表征,结果表明碳纳米管对PEBA的化学结构无影响,添加少量碳纳米管会稍微降低混合基质膜的结晶度,进一步增加碳纳米管含量会导致微晶产生。研究了碳纳米管含量对膜表面亲水性和氮气脱湿性能的影响,随着羧鉴化碳纳米管含量增加,膜表面亲水性先增加后几乎保持不变,膜的渗透性和选择性均有显著提高,当CNTs含量为0.04%时,水蒸气的渗透速率为246 GPU,H2O/N2分离因子为315,比无添加膜分别提高了107%和54%。同时还研究了不同操作条件(包括渗透侧压力和原料温度对膜分离中性能的影响。通过在制膜过程中在膜两侧施加电场,制备了碳纳米竹含量为 0.01%～0.04%的E-PEBA/CNTs混合基质膜。对该脱采用拉曼光谱、XRD以及拉伸性能测试结果表明,碳纳米管在电场作用下既能沿脱膜厚度方向定向排列,又能在膜中分散更加均匀。XPS、接触角结果表明,电场力作用有利于掂量膜表面亲水性因此电场轴助下制备的混合基膜能够提高膜氮气脱湿性能,当碳纳米管掺杂量为0.04%,E-PEBA/CNTs脱的水蒸气渗透速率为300 GPU,分离因子为333,较PEBA/CNTs 膜分别提高了 22%、6%。