反胶束微乳液-共混法构建ZIF-8/PVIM-PI混合基质膜及其CO2分离性能

作者：杜诗雯; 童诚; 罗涛; 吴礼光^*; 王挺^*

来源：环境科学学报, 2023, 43(11): 270-281.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2023.0221

• 反胶束微乳液
• ZIF-8
• 聚乙烯基咪唑
• 共混
• 混合基质膜
• CO2分离

为了获得具有高效分离CO2性能的膜材料，选用1-乙烯基咪唑(VIM)为油相，1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(BmimOTF)为表面活性构筑反胶束微乳液合成ZIF-8纳米粒子，再通过微乳液聚合制备ZIF-8/PVIM乳胶液，将其与聚酰亚胺(PI)共混制备混合基质膜.同时，结合气体吸附和渗透实验系统研究了微乳液组成对混合基质膜CO2分离性能的影响规律.结果表明：由于微乳液中纳米反胶束的保护，合成的ZIF-8粒子平均粒径小于30 nm；随微乳液中表面活性剂及水相中配体浓度的增加，合成的ZIF-8粒子数增多且粒径也有所增大.所制备的混合基质膜中分子传质通道增多，膜的CO2渗透性显著提高，CO2分离选择性呈先增大后减小的趋势，但变化的幅度较小；微乳液中油相增多，合成的ZIF-8粒子粒径有所减小，所制备的混合基质膜中分子扩散传质通道减少，膜的CO2渗透性减小，CO2分离选择性也有所下降.在优化的微乳液组成及乳胶液掺杂量下，所制备的ZIF-8/PVIM-PI混合基质膜的CO2渗透系数PCO2可达1862.6×10-16 mol·m-1·s-1·Pa-1,CO2分离选择性■均大于40.

• 单位
  环境科学与工程学院; 浙江工商大学