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膜法分离具有投资小、设备简单、操作灵活、安全经济等优点,目前广泛应用于富氧、水处理和CO2分离等方面。膜法分离CO2可以较大地降低工业生产的能耗,并减少废气的排放,符合我国节能减排的战略思想。膜材料是膜分离技术的核心,研究表明聚合物中醚氧基团的存在可有效提高膜对CO2的选择性和渗透速率。然而,低分子量的乙烯氧化物(PEO或PEG)机械强度差,难以单独成膜。将低分子量PEO (PEG)与高聚物共混有望制备具有良好机械性能、选择性和渗透速率的CO2分离膜。本文选用聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物膜材料,研究了三种共混制膜体系：聚乙二醇(PEG)-PVDF聚乙二醇甲醚(PEGME)-PVDF以及聚乙二醇二甲醚(PEGDME)-PVDF,并采用聚丙烯(PP)为支撑膜,利用溶剂蒸发法成功制备出分离性能优良的共混复合膜。同等测试条件下,PEG-PVDF/PP共混复合膜的CO2的渗透速率为13.OGPU,CO2/N2的选择性为37.5；PEGME-PVDF/PP共混复合膜CO2的渗透速率为47.4GPU,CO2/N2的选择性为42.6；PEGDME-PVDF/PP共混复合膜CO2渗透速率达到71.9GPU,CO2/N2选择性达到42.8。结果表明,PEGDME-PVDF共混体系分离性能最优。运用正交试验考察了影响PEGDME-PVDF共混膜分离性能的主次因素,优化了制膜条件。系统考察了PEGDME的含量(30wt.%-60wt.%), PVDF浓度(18wt.%-24wt.%),以及溶剂蒸发温度(30℃-80℃)对共混分离膜形态结构和分离性能的影响。结果显示,随着PEGDME含量的升高,复合膜对CO2的渗透速率和CO2/N2选择性均呈上升趋势。当PEGDME共混含量达到50wt.%时,CO2的渗透速率为42.9GPU, CO2/N2选择性为47.5。同时,共混膜内PEGDME的存在降低了PVDF的熔点,使得链段柔韧性增加,进而增大膜内自由体积,提高气体渗透速率。研究表明,较适宜的蒸发温度为3O℃-60℃。当溶剂蒸发温度为30℃时,CO2的渗透速率可达到84.7GPU, CO2/N2选择性为47.2。PVDF浓度以20wt.%-24wt.%为宜。随着PVDF浓度的增加,CO2的渗透速率呈下降趋势,CO2/N2的选择性则缓慢上升。当PVDF浓度为24wt.%,溶剂蒸发温度为40℃时,CO2的渗透速率可以达到30.3GPU, CO2/N2选择性为55.4。运用Maxwell模型预测共混膜的CO2渗透系数,结果表明PEGDME对气体渗透性能有主导性作用。采用PEGDME为连续相进行预测与实验值更相近,当PEGDME体积分率接近50%时,预测结果和实验值高度相符。