功能化介孔聚合物/离子液体支撑液膜的制备及其气体分离和稳定性研究

Supported ionic liquid membrane has promising prospect of application in CO2 separation, owing to its high permeability and selectivity of CO2. However, existing supported membrane has the disadvantages of low stability and gas separation performance. In this project, -NH2, -COOH or -SO3H functionalized mesoporous polymer is constructed on porous Al2O3 support, then ionic liquid [MTBDH+][TFE-], [P(C4)4][Gly] are impregnated in the pores. Through tuning synthesis method, functionalization design and ionic liquid, the relationships among CO2, N2, CH4 permeation performance, stability and pore size distribution, hydrogen bond between functional group and ionic liquid, type and dosage of ionic liquid are investigated and revealed, which will enhance the separation performance and increase the stability of supported membrane. This project will provide new idea for fabrication of porous support, and lay the foundation of membrane preparation with high performances.

离子液体支撑液膜对CO2同时具有较高的渗透通量和选择性，在CO2分离领域具有广阔的应用前景。但它存在稳定性低，分离性能还需进一步改进等问题。本项目拟在多孔Al2O3基底上构筑-NH2、 -COOH或-SO3H功能化的介孔聚合物层，并担载离子液体[MTBDH+][TFE-]、[P(C4)4][Gly]等得到功能化介孔聚合物/离子液体支撑液膜。通过合成方法的探索、介孔聚合物功能化设计、不同离子液体的使用，考察介孔聚合物孔径大小和分布、功能基团与离子液体之间的氢键力、离子液体种类和用量对支撑液膜CO2、N2、CH4分离性能和稳定性的影响，进而揭示支撑液膜渗透分离性能及稳定性和孔道特征、氢键力大小、气体在离子液体中的溶解度与扩散系数之间的关系，从而提高支撑液膜的分离性能和稳定性。本项目的开展将为支撑液膜基膜的构建提供新的思路，为高性能支撑液膜的制备奠定基础。

离子液体支撑液膜对CO2同时具有较高的渗透通量和选择性，在CO2分离领域具有广阔的应用前景。本研究在多孔Al2O3基底上构筑无功能基团或-NH2、-COOH或-SO3H功能化的孔径均一的介孔聚合物层作为支撑液膜的基膜，并担载[emim][BF4]、[emim][Tf2N]等离子液体得到新型支撑液膜用于分离CO2、N2和甲烷，解决用常规多孔膜作基底的支撑液膜稳定性低的问题。当跨膜压差为2.5 atm的时候，纯气的理想选择性可达到40以上，混合气分离因子达25（CO2与N2体积比为1:1）。而且，支撑液膜在跨膜压差为1.5 atm下稳定运行40 h以上，未见离子液体的流失。本研究的开展将为支撑液膜基膜的构建提供新的思路，为高性能支撑液膜的制备奠定基础。