季銨化聚醚砜CO2固定載體分離膜的研究.pdf

1、CO2作為一種溫室氣體和重要碳源，對其分離和捕集具有重要意義。固定載體膜因具有較高的滲透速率和選擇性而備受關注。目前CO2固定載體膜材料多以水溶性高分子聚合物為主，在加濕條件下會發(fā)生溶脹，降低膜壽命;此外添加的活性載體多以伯、仲、叔胺基團為主，對季銨基團研究較少。本文以商業(yè)化聚醚砜(PES)為基本材料，1-甲基咪唑為季銨化試劑，合成了耐水溶脹性良好的季銨化聚醚砜(ImPES);通過材料本身自有的季銨化基團，不需添加活性載體，制備了具有良

2、好滲透性、選擇性和穩(wěn)定性的CO2固定載體膜。
　　首先通過氯甲基化和季銨化反應，成功制備了ImPES。采用溶劑蒸發(fā)法，以聚丙烯(PP)微孔膜為支撐膜，制備了季銨化CO2固定載體膜ImPES/PP?？疾炝思句@化程度(DIm)、ImPES濃度和溶劑蒸發(fā)溫度對ImPES/PP膜分離性能的影響，優(yōu)化了制膜工藝。結果表明，較溫和的溶劑蒸發(fā)溫度和適宜的ImPES濃度條件下能獲得性能較好的ImPES/PP膜，其CO2分離性能隨著載體含量的增加而

3、提高，當DIm大于50％，膜內(nèi)的載體形成趨于連通的促進傳遞通道，獲得較大的CO2滲透速率和分離因子。季銨化程度為64％，濃度為20wt.％，溶劑蒸發(fā)溫度為40℃的ImPES/PP復合膜的CO2滲透速率為13.65GPU，CO2/N2和CO2/CH4分離因子為69.03和48.75。
　　適當提高測試溫度可以提高載體活性，CO2滲透速率提高到23.92GPU，而CO2/N2和CO2/CH4的分離因子保持在較高水平。適當提高測試壓力可

4、使N2、CH4的滲透速率略下降，而CO2的滲透速率提高，從而使CO2選擇性增大。在壓力為0.4MPa下連續(xù)操作10天，復合膜的分離性能沒有顯著變化，展示了較好的耐壓穩(wěn)定性。
　　為進一步提高膜的性能，采用親水性較好的PVA與ImPES共混制備復合，提高膜內(nèi)含水量從而提高載體活性。PVA含量為15％的PVA-ImPES/PP膜的CO2滲透速率為10.25GPU，CO2/N2和CO2/CH4分離因子為102.5和78.85。采用PVA