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气体分离是当今能源与环境领域一项重要研究课题。膜技术是分离气体混合物的一种高效、便捷的方法,分子筛膜作为无机膜的一种,具有均一的孔径、良好的水热稳定性和离子交换性,被广泛用于气体分离。目前报道的分子筛气体分离膜多数以氧化铝、不锈钢等刚性载体,采用二次生长法在载体表面成膜,制备过程较为复杂。分子筛也被作为聚合物膜的填料制成混合基质膜材料用于气体分离。而以聚合物为载体制备分子筛膜的研究,目前鲜有报道。 本文提出以自制聚醚砜(PES)超滤膜为载体材料,利用原位水热合成法在PES表面合成NaA分子筛复合膜,该方法避免了预涂晶种及二次晶化等制备步骤,提高了分子筛-聚合物复合膜的制备效率。利用X射线衍射考察了复合膜制备体系的化学组成对分子筛膜结晶度的影响,得到了该体系下合成NaA分子筛膜的最佳条件。采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液对分子筛膜表面进行涂覆,以填充膜表面及无机-有机界面的晶间缺陷。使用SEM和DSC对复合膜的形貌及结构进行表征。在常温常压下对制得复合膜对H2、CO2、N2、CH4气体体系的渗透分离性能进行研究,测得制备的PES/NaA/PDMS复合膜具有较高的气体渗透速率和二元混合气体分离选择性。 为了改善聚合物载体与分子筛膜层间的亲和力,进一步减少无机-有机相界面间可能存在的缺陷,使用微米级NaA分子筛与聚醚砜进行共混制膜,在制得混合基质膜表面合成NaA分子筛晶体膜层,并以PDMS对复合膜表面进行涂覆。对产物的结构表征和气体渗透分离测试结果显示,制得的复合膜材料相界面间缺陷减少,在针对H2、CO2、N2、CH4气体体系的分离中,表现出更高的分离选择性。 以PDMS为基质,在PES载体表面制备了PDMS-NaX混合基质膜,使用XRD及SEM对纳米分子筛填料进行了表征,使用SEM研究了分子筛纳米粒子在PDMS中的分布情况,探索了进料压力和填料量对N2和CO2渗透速率的影响,并且研究了填料量和压力对N2/CO2选择性的影响。