N2优先渗透ZIF-8复合膜的制备及其CO2捕集

为了获得经济节能的烟道气CO2回收方法,制备了一种新型的N2优先渗透ZIF-8复合膜。以柔性聚砜(PSf)多孔膜为支撑层,采用Zn2+与壳聚糖的交联溶液对聚砜支撑层表面改性,使Zn2+固定在PSf膜表面;然后与2-甲基咪唑(Hmim)配位得到ZIF-8晶种层;最后通过界面聚合法二次生长制得ZIF-8复合膜。采用FTIR、XRD及SEM对ZIF-8复合膜的形貌结构进行表征,结果显示成功制备了致密的ZIF-8复合膜。在进料气为纯气条件下,探究了二次生长时间、Zn2+溶液的浓度、测试时间及测试压力对ZIF-8复合膜N2/CO2分离性能的影响,阐明其N2优先渗透机理;并进一步考察了混合气分离性能。结果表明:在25℃和0.1 MPa下,最优ZIF-8复合膜的N2渗透性为523 GPU,N2/CO2选择性为19;同条件下混合气的N2渗透性和N2/CO2选择性分别为517 GPU和18。所制备的ZIF-8复合膜可以使N2优先渗透,实现烟道气中高浓度N2渗透,低浓度CO2截留在膜的上游侧。原因主要是ZIF-8复合膜含有较多的CO2强吸附位点,使CO2被吸附在膜内不易从膜的下游侧脱附,渗透性小,而N2优先渗透,这为N2优先渗透膜的制备提供了一种新思路。