中空纤维膜具有装填密度高,良好的自支撑及比表面积大等优点,在气体分离、水处理和有机溶剂分离等领域的应用前景十分广阔。膜分离过程的关键是膜材料的选择,鉴于聚醚砜(Polyethersulfone,PES)具有优良的热稳定性、化学稳定性和机械性能,本文选择PES为制膜原料,以研究高选择性PES中空纤维气体分离膜的制备和膜组件中膜丝的涂覆工艺为目标,其主要内容包括:(1)采用溶液浇铸法制备了 PES致密膜,测试了其N2,O2,CH4和CO2的气体渗透性能并计算出O2/N2,CO2/N2和CO2/CH4的选择性。(2)对铸膜液粘度进行理论分析,确定制备高选择性PES中空纤维气体分离膜的条件,包括铸膜液的组成与纺丝温度。(3)使用“低温纺丝”的方法制备了皮层无缺陷的PES中空纤维气体分离膜,分析了凝固浴温度、铸膜液温度及芯液流速对膜形貌和性能的影响。在纺丝温度(凝固浴温度为7 ℃,铸膜液温度为3 ℃C),经硅橡胶涂覆后,PES中空纤维膜的O2/N2,CO2/N2和CO2/CH4的选择性分别为7.24,47.7和39.4,其中O2/N2的选择性接近PES致密膜的选择性,CO2/N2和CO2/CH4的选择性略高于PES致密膜的选择性。(4)对膜组件中膜丝的涂覆工艺进行研究,完成小尺寸膜组件的制作,探究了 PDMS涂覆液的浓度、涂覆时间,涂覆过程中内侧真空度以及抽真空时间对膜组件气体分离性能的影响。结果表明,涂覆过程中使用膜内侧抽真空与外加蠕动泵进行循环涂覆的方法膜组件的气体分离性能较好。