作为三大化石燃料之一的天然气,其主要成分是CH₄,由于其中常混有杂质气体CO₂,不仅会降低热值,而且影响其运输过程,因此从天然气中分离CO₂具有重要意义。本文将着重研究SAPO-34分子筛的微波合成方法、以SAPO-34分子筛为填充物的混合基质膜和SAPO-34分子筛膜的制备及其在CO₂/CH₄混合气体分离中的应用。采用微波加热方式合成了SAPO-34分子筛颗粒,并探究了加热方式、晶化时间和模板剂用量对分子筛合成的影响。结果表明:传统加热方式合成的SAPO-34分子筛为立方体状,而微波加热方式合成的SAPO-34分子筛呈现出规整的片状结构且粒径较小;晶化时间也对分子筛的合成有显著影响,晶化4 h时制得的SAPO-34分子筛结晶度和相纯度较大,效果较为理想;模板剂的用量对合成分子筛的纯度、结晶度和粒径均有影响,SAPO-34分子筛的平均粒径随着模板剂用量的增加而增大,且当SAPO-34分子筛颗粒合成液中各组分摩尔比为1.0Al₂O₃:1.0P₂O₅:0.3SiO₂:1.2TEAOH:0.5DPA:52H₂O时结晶度和相纯度相对较大。采用共混法制备PEBA2533/SAPO-34混合基质膜,并将其应用于CO₂/CH₄混合气体的分离。探究了分子筛掺杂量、掺杂分子筛的粒径以及操作压差对混合基质膜分离性能的影响。结果表明,随着分子筛掺杂量的增加,混合基质膜对CO₂的渗透率增加,分离选择性先逐渐增加,当增大到一定程度时开始减小;掺杂分子筛的粒径相对较小时,混合基质膜的气体分离性能相对更优;压差的增加使得混合基质膜对CO₂的渗透率和分离选择性逐渐降低。以微波加热方式合成的SAPO-34分子筛颗粒作为晶种,采用二次生长法制备SAPO-34分子筛膜。将其应用于CO₂/CH₄混合气体的分离,着重考察了加热方式、反应时间以及压差、进料气摩尔组成对合成的SAPO-34分子筛膜的分离性能的影响。结果表明:与传统加热方式相比,微波加热条件下合成的SAPO-34分子筛膜相对较薄,分离因子较高;微波反应4 h合成的SAPO-34分子筛膜较反应2 h时更为致密,具有更高的分离因子;低压有利于分子筛膜分离性能的提高;进料气中CO₂所占比例较大时,SAPO-34分子筛膜的分离性能较高。