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节能减排已成为时代主题,CO2分离意义重大。膜法分离CO2因其节能高效、环境友好、投资低等优点而备受重视。许多离子液体对CO2具有很好的溶解选择性和渗透性,在CO2分离方面应用潜力巨大。利用离子液体有望制备高性能CO2分离膜,但仍存在-些亟待解决的问题,如：离子液体支撑液膜高压下膜液易流失；聚离子液体膜的CO2渗透系数不高,单体材料少。将离子液体与聚合物共混制膜,有望制备选择性和渗透性能俱佳的CO2分离膜,同时提高膜的稳定性,本课题对此进行了系统研究。本文选择溶剂蒸发法作为共混膜的制备方法,通过理论和实验相结合,确定了两种共混制膜体系[bmim][PF6]-PVDF/PP和[bmim][Tf2N]-P VDF/PP。根据正交试验确定了离子液体含量、PVDF浓度和溶剂蒸发温度等制膜条件对共混复合膜分离性能影响的主次顺序,发现离子液体对膜的CO2分离起主导作用。首先对[bmim][PF6]-PVDF/PP膜的制备条件进行了系统优化。离子液体的加入使得PVDF的结晶性减弱,共混膜逐渐形成有利于CO2渗透的离子液体连续通道。膜的C02渗透速率和选择性均随着[bmim][PF6]含量的增多而增大,[bmim][PF6]含量为60%时,膜的CO2/N2和CO2/CH4选择性达到最大,分别为40.8和24.1,对应的CO2渗透速率为42GPU。当[bmim][PF6]的含量超过50%时,膜的CO2/N2分离性能突破了Robeson上限,优于常用的聚合物膜。[bmim][PF6]含量为60%的膜在小于0.6MPa的操作压力范围内,CO2分离性能保持稳定,膜的耐压性能明显优于离子液体支撑液膜,气体渗透遵循溶解-扩散机理。在0.4MPa的压力下连续操作30天,膜分离性能没有发生下降,具有较好的长期耐压稳定性。适宜制备共混复合膜的PVDF浓度为18-24%,随着PVDF浓度的增加,膜的气体渗透速率减小,选择性增大。膜的CO2渗透速率和选择性均随着溶剂蒸发温度的升高而下降,能够制备具有较好分离性能膜的温度范围是30-60℃。以Maxwell模型对共混膜的CO2和CH4渗透系数进行了预测,结果表明离子液体对膜的气体渗透性能起主导作用,以离子液体为连续相的预测值更接近实验值,当离子液体体积分率超过50%时,预测结果和实验值具有很高的相符度。利用[bmim][Tf2N]的高CO2渗透性与PVDF共混制膜,进一步提高了共混膜的CO2分离性能,膜最大CO2/N2和CO2/CH4选择性分别为36.2和23.8,对应CO2渗透速率为93.7GPU,其CO2/N2和CO2/CH4分离性能均超过了聚合物膜的Robeson上限。同样离子液体含量下,[bmim][Tf2N]-PVDF/PP膜的CO2渗透速率为[bmim][PF6]-PVDF/PP膜的2-3倍,前者的耐压性也较后者有所提高。