多孔材料表面修饰聚酰亚胺非对称混合基质膜对CO2N2和CO2ICH4的气体分离.pdf

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1、物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao)OctoberActa．一Chim．Sin．2015，31(10)，1963—19701963【Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201508282Ⅵw．whxb．pku．edu．crl多孔材料表面修饰聚酰亚胺非对称混合基质膜对CO2／N2和CO2ICH4的气体分离龚金华王臣辉卞子君阳立胡军刘洪来f华东理工大学化学与分子工程学院，上海200237)摘要：兼具高通量和高选择性的气体分离膜是研究膜分离材料的目标．采用相转化法制备了聚酰亚胺非对称膜．并将其作为

2、基底膜材料，分别在其表面修饰掺有金属有机框架材料cu。(BTC)(1，3，5一均苯三甲酸合铜)，沸石咪唑酯骨架材料ZIF．8以及镁铝水滑~MgAI．LDHs的聚酰胺酸溶液，经热亚胺化后制成非对称混合基质膜．研究了该系列非对称混合基质膜的结构特性和对CO、CH和N：气体分离性能：考察TZIF一8的掺杂量对非对称混合基质膜透气性能的影响．结果表明非对称聚酰亚胺膜的表面修饰可有效地改变膜的表面性质，掺杂ZIF-8的非对称混合基质膜气体的透气性能和选择性都增加，且掺杂量为5％(时COJN：~!ICOJCH的理想选择性分别高达24~U

3、83，为合成高效的CO分离膜提供了借鉴．关键词：混合基质膜：气体分离：表面修饰：聚酰亚胺：ZIF一8中图分类号：0646AsymmetricPolyimideMixedMatrixMembraneswithPorousMaterials-ModifiedSurfacesforCO2／N2andCO2／CH4SeparationsGONGJin—HuaWANGChen—HuiBIANZi—JunYANGLiHUJunLIUHong-Lai(SchoolofCP括andMolecularEngineering,EastChina

4、UniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,尸．R．China)Abstract：Membraneswithbothgoodpermeationandselectivityarehighlydesiredforgasseparations．Wesynthesizedapolyimide(PI)asymmetricmembraneusingthephase-inversionmethod，andthenmodifiedthesurfacewithamixtureofporou

5、sfillersandpoly(amicacid)(PAA)．Theporousfillersincludedthemetalorganicframework(MOF)ofCu3(BTC)2(copperbenzene一1，3，5-ⅢcarboxyIate)，thezeoliteimidazoleframework(ZIF)ofZIF-8，andtheporoushydrotalciteofMgAI·LDH．Aseriesofasymmetricmixed-matrixmembranes(MMMs)wereobtaineda

6、ftersurfacecoatingandthermalamidation．TheMMMstructure。CO2，CH4，andN2permeance．andtheidealgasselectivitywereinvestigated．Withthesurfacemodification，themorphologyofthesurfaceseparationlayersoftheasymmetricPI／ZIF一8，PI／LDH，andPI／Cu3(BTC)2MMMssignificantlychanged，andtheg

7、asseparationperformancechangedaccordingly．ThePI／ZIF-8asymmetricMMMwith5％(W)ZIF一8dopingexhibitedbothenhancedidealgasselectivityandpermeance；theCO2／N2andCO2／CH4selectMtywereashighas24and83，respectively．Thus，thissurfacemodificationprovidesimprovedMMMgasseparationperfo

8、rmance．KeyWords：Mixedmatrixmembrane；Gasseparation；Surfacemodification；Polyimide；ZIF一8Received：June12，2015；Revised：August28，2015；PublishedonWeb：Au