Cu3(BTC)2對聚二甲基硅氧烷-聚醚酰亞胺復(fù)合膜氣體分離的改性研究.pdf

1、目前，在眾多用于氣體分離的聚合物膜材料中，鮮有滲透及分離綜合性能俱佳的膜材料，故研制此類膜材料具有重要的意義。鑒于金屬有機(jī)骨架化合物(MOFs)Cu3(BTC)2具有很大的比表面積和可以控制的孔隙率，并且對CO2具有較強(qiáng)的吸附能力，本文將此材料對聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亞胺(PDMS/PEI)復(fù)合膜進(jìn)行共混改性研究，旨在提高復(fù)合膜的綜合性能。
　　 本文制備了PDMS/PEI非對稱性平板復(fù)合膜，并考察了不同制膜條件對復(fù)合膜性能的影

2、響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著基膜中聚合物PEI濃度的增大，膜分離性能不斷提高，但膜滲透性能卻有所降低;分離層為硅橡膠A的復(fù)合膜分離性能較高;涂敷液PDMS濃度的增加或涂敷轉(zhuǎn)速的提高，均會使得復(fù)合膜滲透性能變差，但分離性能有所提高。
　　 對PDMS/PEI平板復(fù)合膜進(jìn)行改性研究，通過分別在基膜PEI和分離層PDMS中填充金屬有機(jī)化合物Cu3(BTC)2來改善PDMS/PEI復(fù)合膜的性能。在基膜中填充Cu3(BTC)2來改性PDMS/P

3、EI復(fù)合膜，并考察Cu3(BTC)2填充量、涂敷液PDMS濃度以及溫度對改性膜性能的影響。結(jié)果表明:基膜中Cu3(BTC)2填充量為3％的改性復(fù)合膜性能最佳，與未改性膜的O2/N2、CO2/N2和CO2/CH4分離系數(shù)2.02、11.16及3.51相比，改性膜的分離系數(shù)提高到了3.24、13.97和6.59;在改性基膜上，涂敷20％的PDMS分離效果最好;高溫有利于改性膜滲透性能的提高，也有利于CO2/CH4分離系數(shù)的提高，但低溫對CO

4、2/N2和O2/N2分離系數(shù)的提高是有益的。
　　 在分離層中填充Cu3(BTC)2來改性PDMS/PEI復(fù)合膜，考察Cu3(BTC)2填充量、原料氣壓力以及溫度對改性膜性能的影響。結(jié)果表明:分離層中Cu3(BTC)2填充量為25％時，所制備的改性復(fù)合膜性能最佳，其CO2、O2、N2和CH4滲透率分別是未改性膜的2.28、1.92、2.48和1.51倍，O2/N2、CO2/N2和CO2/CH4的分離系數(shù)分別為2.84、17.98

5、和10.05，也高于未改性膜的分離系數(shù)2.40、13.93和6.13;原料氣壓力的升高，有助于提高改性PDMS/PEI復(fù)合膜的滲透性能和分離性能;高溫較有利于膜的滲透性能，而低溫有利于提高膜的分離系數(shù)。
　　 將分離層中填充25％Cu3(BTC)2的改性PDMS/PEI復(fù)合膜用于模擬天然氣的混合氣體體系CO2/CH4分離過程中，考察溫度、原料氣壓力、滲余相氣體流量以及原料氣中CO2濃度等不同操作條件對分離過程的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明