混合基质膜

溶剂分离和脱水是工业和实验室的重要操作。蒸馏和萃取等过程并不总是有效的，而且是耗能的。基于溶液扩散输运机制，提出了渗透汽化的替代方法。聚二甲基硅氧烷( PDMS )等聚合物基膜提供了良好的渗透汽化性能。人们试图通过在PDMS基体中加入无机填料来改善其性能，其中金属有机骨架( MOFs )被证明是最有效的。在MOFs材料中，沸石咪唑盐骨架( ZIF )基膜表现出优异的性能，具有较高的通量和分离因子。已有多种研究采用ZIF- PDMS膜对水-酒精溶液等混合物进行渗透汽化分离。本文综述了ZIF基混合基质膜( MMMs )的渗透汽化性能、新的合成方法、填料改性、影响膜性能的因素以及基于PDMS以外聚合物的膜基研究。还对今后的研究提出了一些建议，如使用生物聚合物和自愈膜。

最近，在聚合物基体中加入了各种类型的中空材料，以提高聚合物材料的气体渗透和分离性能。本研究通过4，4 - ( 9 -芴基) -二苯胺与1，2，4，5 -苯四羰基四氯化物在微乳液中的界面聚合，合成了具有微孔壳的中空聚酰亚胺( PI )纳米粒子。制备了自支撑聚二甲基硅氧烷( PDMS ) /中空聚酰亚胺( PI )纳米粒子混合基膜，研究了其气体渗透分离性能。纳米颗粒的中空和多孔结构被很好地保存在膜中，降低了传质阻力。在不牺牲渗透选择性的前提下，随着纳米粒子负载量的增加，渗透率先增大后减小。与O2和CO2渗透率分别为786和3484 Barrer的纯PMDS膜相比，在35  ℃和0.2   MPa条件下，3  wt %中空PI纳米粒子的混合基质膜O2渗透率可达1664 Barrer，O2 / N2选择性为2.3，CO2渗透率可达6639 Barrer，CO2 / N2选择性为9.1  。将多孔聚醚酰亚胺基片浸渍到含有3   wt %纳米粒子的PDMS溶液中，制备了混合基复合膜。合成的无缺陷混合基复合膜表现出优异的O2和CO2透过率，分别高达1677和6502 GPU。空气分离实验表明，复合膜可以产生富氧的渗透汽液，富集到ca。30  vol %。