化石燃料的燃烧导致CO₂等温室气体的大量排放,引起温室效应,导致环境恶化。因此,开发对CO₂等温室气体的捕集与分离技术是目前的焦点问题。膜分离技术以高效节能、绿色环保的优点从众多的CO₂分离技术中脱颖而出。膜材料是膜分离技术的核心,开发性能优异的CO₂膜材料是气体膜分离技术的关键。Pebax对CO₂有极强的亲和力,对CO₂/N₂、CO₂/CH₄有较强的分离效果,是一种极具应用潜力的CO₂膜材料。本文将聚合物中空微球添加到Pebax中进行了改性,利用中空结构减少气体在膜内的传质路径,降低传质阻力,从而提高Pebax渗透性能。本文的研究内容主要如下。首先以吡咯为单体,纳米二氧化硅为模板,通过化学聚合法合成了具有多孔壳层的聚吡咯中空纳米微球,微球直径约为30 nm,壳层上的孔为2.17 nm。将聚吡咯中空纳米微球作为填料加入到Pebax中制备了Pebax/聚吡咯中空纳米微球混合基质膜,探究了微球添加量对气体渗透分离性能的影响。结果表明,在0.2MPa,35℃的操作条件下,聚吡咯中空纳米微球的添加量为1 wt.%时,混合基质膜的CO₂渗透系数为274 Barrer,CO₂/N₂的分离系数为40.1,CO₂/CH₄的分离系数为12.8。然后以Pebax/聚吡咯中空纳米微球混合溶液作为涂层液,以PEI作为支撑层,制备了Pebax/聚吡咯中空纳米微球/PEI复合膜,考察了溶剂比例、聚合物浓度、浸渍时间、基膜状态、提拉速度对复合膜渗透速率的影响。结果表明,在对PEI基膜进行表面交联处理的湿膜状态下,当溶剂比例为9:1、聚合物浓度为3 wt.%、浸渍时间为120 s、提拉速度为2 m/s的条件下制备的复合膜膜厚大约在0.5μm,渗透速率达到53.2 GPU,CO₂/N₂分离系数为44.2。