用于CO2/CH4分离的cPIM-1/ZIF-8混合基质膜的制备

作者：陈丙晨; 徐积斌; 万超; 董亮亮; 张春芳; 白云翔^*

来源：化工进展, 2020, 39(09): 3518-3524.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2019-1917

• 羧基化自聚微孔聚合物
• 混合基质膜
• 沸石咪唑酯骨架材料
• 高添加量
• CO2/CH4分离

自聚微孔聚合物(PIM-1)虽具有良好的CO2渗透性能,但其气体选择性普遍较差,限制其在CO2/CH4分离领域的应用。本文以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂制备ZIF-8纳米粒子,将其引入到羧基化的PIM-1基质中,制备了cPIM-1/ZIF-8混合基质膜,用于CO2/CH4分离。结果表明:由于合成ZIF-8的溶剂也是cPIM-1的良溶剂,使得两者之间具有良好的界面相容性,从而使ZIF-8添加量高达质量分数45%。随着ZIF-8添加量的增加,膜的CO2渗透速率持续增加,CO2/CH4选择性呈现先上升后下降的趋势。当ZIF-8添加量为质量分数25%时,膜的CO2/CH4分离性能最好,即CO2渗透系数为3942 Barrer,CO2/CH4选择性为18.7,较cPIM-1纯膜分别提高了84%和43%,成功地超越了Robeson分离上限。

• 单位
  江南大学; 化学与材料工程学院