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CO2是造成全球变暖的一种主要温室气体,且会降低沼气、天然气等燃气的燃烧值,腐蚀运输管道等。因此,分离和回收CO2气体对环境和能源都具有非常重要的意义。目前商业化的CO2气体分离方法中,膜分离法因其设备简单、高效灵活、易于操作、投资低等优点而得到越来越多的关注。制备气体分离膜的方法有很多,但是用一种绿色、简单、高效的方法制备CO2气体分离膜,仍具有很大的挑战。本文采用静电自组装的方法制备兼具高渗透性和高选择性的CO2促进传递膜,选用低浓度的聚乙烯亚胺(PEI)水溶液作为自组装溶液,商业化的聚酰胺(PA)反渗透膜为底膜。文中对影响自组装膜性能的因素,包括膜的干湿态、自组装方式、PA底膜、自组装层数、自组装时间、进料压力、各种自组装条件等进行了研究,并对膜进行了场发射扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、接触角等的表征。为了使这种制备方法更具有实用性,由对膜片的自组装,扩大到对膜组件的自组装。(1)在PEI水溶液浓度50 mg/L,pH值8.0,动态自组装,自组装泵压0.6MPa,操作温度25℃,自组装时间1 h条件下,制得的膜具有较高的气体渗透速率和选择性。PEI分子在底膜上的吸附,只需有几十秒就能达到吸附平衡,且单层自组装比多层自组装更具有优势。(2)CO2透过自组装膜的传递是聚合物链间增加的自由体积和PEI分子(和H2O分子)的促进传递两方面因素共同作用的结果,而N2的传递仅仅只是溶解-扩散的结果。(3)SEM、XPS以及接触角分析结果均可以证明膜表面沉积有PEI分子,但是由于自组装的PEI溶液浓度极低,且为单层自组装,膜表面PEI分子数量很少,因此SEM断面图和FT-IR表征均得不到关于组装的有用信息。(4)将静电自组装的制膜方法,从面积为25 cm2的膜片放大到0.5 m2和1.3m2的卷式膜组件,得到的膜组件仍具有较高的气体分离性能,并且将组件烘干后浸润,组件气体分离性能基本保持不变,说明这种制备方法易于放大,所得膜性能稳定,不易被破坏,具有很好的实用价值。