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采用高分子膜进行气体分离由于具有能耗低、设备投资少、操作简单等优点而受到广泛关注。通常渗透系数与分离因子呈相反变化趋势。使二者同时得到改善成为人们的期望。本论文以一种嵌段共聚物——聚醚嵌段共聚酰胺(PEBA2533)作为有机基质,4A分子筛作为无机填充粒子,采用共混法制备了一系列的PEBA2533/4A混合基质膜(MMMs),考察了4A分子筛含量和膜的厚度对膜结构及性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)等技术手段对所制备的膜进行表征。并将所制备的分离膜用于乙烯/丙烯混合物的分离,具体内容如下:1.温度和压强对分离性能的影响。考察了温度(20℃~-35℃)和压强(0.2 MPa~0.4 MPa)对纯的PEBA2533膜和4A分子筛含量为3wt%的混合基质膜的分离性能的影响。两种膜的分离性能对压强的变化呈现出相似规律:分离因子随压强的降低而升高,渗透系数随压强的降低而降低;随温度变化的规律有所差异:纯的PEBA2533膜,分离因子随温度的降低而提高,渗透系数随温度的降低而减小,而混合基质膜的渗透系数随温度的降低而降低,在-15℃降至最低,继续降温渗透系数增大,在-35℃达到最高。混合基质膜的分离性能优于纯的PEBA2533膜,在分离效果最优的条件下,温度和压强分别为-35℃和0.2MPa,此时混合基质膜的分离因子α丙烯/乙烯=5.15,渗透系数:PC2H4=1829 Barrer,PC3H6=9410 Barrer。2.4A分子筛含量对膜微结构及分离性能的影响。在4A分子筛含量较低(0wt%~15wt%)的PEBA2533/4A混合基质膜中,4A分子筛被有机质包裹的情况较好,分子筛在有机相中分散性较好;其含量较高时(25wt%~35wt%),部分分子筛裸露在有机基质的表面,分子筛被PEBA2533基质的包覆效果较差;在0.2MPa,-35℃条件下4A分子筛含量3wt%的混合基质膜在所制备的膜材料中分离性能最好。3.混合基质膜厚度对膜的微结构及分离性能的影响。制备了不同厚度4A含量分别为15wt%和25wt%的混合基质膜。增加膜的厚度可以提高分子筛被有机质的包覆程度;其中4A分子筛含量为25wt%的混合基质膜在厚度增加到190μm时,分离性能改善不再明显。不同厚度的膜材料中,厚度为110μm时,分离效果最优,在0.2MPa,-35℃条件下,分离因子为α丙烯/乙烯=6.05,透气量分别为:JC2H4=9 GPU,JC3H6=54 GPU。4.混合气体的组成对分离性能的影响。在-35℃,0.2MPa时利用厚度为110μm,4A含量25wt%的混合基质膜,随着丙烯浓度(摩尔分数)从10%增加到90%,分离因子从1.62增加19.3,丙烯渗透系数从1960 Barrer增加到12043 Barrer。随着丙烯浓度的增加,分离因子和渗透系数均逐渐增大。