一种用于二氧化碳气体分离的银离子/醇胺表面含浸液体膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于二氧化碳气体分离的银离子/醇胺表面含浸液体膜及其制备方法。其特征在于，醇胺、三甘醇和硝酸银三种成分的混合溶液含浸在经亲水化处理的PVDF支撑膜多孔内，形成稳定的银离子/醇胺表面含浸液体膜。本发明专利通过银离子的加入促进了醇胺溶液对CO

说明书

技术领域

本发明涉及一种支撑型液体膜及其制备方法，尤其涉及一种银离子/醇胺表面含浸液体膜的制备方法以及对CO₂/N₂和CO₂/空气中二氧化碳的分离应用。

背景技术

在此处键入背景技术描述段落。温室效应是人们最关心的环境问题之一，而温室气体的主要来源就是CO₂，因此如何减少CO₂气体的排放量及将其分离变废为宝是一个重要课题。目前，分离CO₂的技术主要有深冷分离法、吸收法、吸附法等传统分离方法。传统分离技术虽然比较成熟，并有较好的CO₂分离效果，但能耗巨大，且吸收剂和吸附剂的再生过程可能存在着二次污染的可能性。因此，CO₂分离、浓缩新技术和装置的开发具有重要的意义和广阔的应用前景。

近几年来，新兴的膜法分离/浓缩CO₂技术以其能耗低、操作方便、不会产生传统气液反应器出现的液泛和雾沫夹带现象等优点，备受广大科研工作者的关注和重视。目前，已有许多CO₂膜分离装置用于处理工厂释放的烟道气、脱除天然气中的CO₂酸性气体等方面的应用。但是，膜分离CO₂技术的研究重点主要是高分子膜、无机膜和一些复合膜等固体膜的开发和应用，这些固体膜都存在一个共同的缺点—渗透通量小。因此，出现了液体膜分离CO₂技术。

液膜由于液体分子排列疏松，液体内分子的扩散速度较快，渗透通量将会大幅提高，因此，液膜用于CO₂气体分离方面的研究具有很大的发展潜力。在液膜分离二氧化碳气体过程中，醇胺溶液、三甘醇和离子液体等各种难挥发有机溶剂常被用作膜液。如Chen等人利用Na₂CO₃-丙三醇溶液为载体，用来分离湿混合气CO₂/N₂，当相对湿度为50.7％、CO₂分压为0.007 atm、Na₂CO₃浓度为1mol/L时，CO₂/N₂的分离因子达到3440；Saha等人采用单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺等有机胺作为载体，研究了二氧化碳的渗透系数。但这些研究结果所表现出来的CO₂渗透效果还不尽如人意。因此，通过加入某些助剂，通过可逆化学变化促进膜液载体对CO₂的输送能力，提高其渗透性能，以扩大膜分离技术在CO₂分离领域的开发和应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决传统分离空气中CO₂存在的局限性和缺陷。本发明提供一种银离子/醇胺表面含浸液体膜及其制备方法和在混合气中分离CO₂的应用，以弥补单一醇胺等液体构成液膜的不足和缺陷，满足生产、生活、环保等方面的需要。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的银离子/醇胺表面含浸液体膜，主要包括PVDF支撑膜，醇胺、三甘醇和硝酸银溶液三种成分。

所述的疏水性PVDF多孔质膜单面通过放电处理进行了亲水化处理，醇胺、三甘醇和硝酸银混合溶液含浸在PVDF支撑膜的亲水层。

所述的醇胺、三甘醇和硝酸银的质量比范围为1∶1∶0.5～1∶1∶2。

作为优选，所述的醇胺溶液为一乙醇胺。一乙醇胺、三甘醇和硝酸银的质量比例为1∶1∶1。

本发明所述银离子/醇胺表面含浸液体膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）采用美国Millipore公司生产的孔径0.1ì m、膜厚95ì m、孔隙率为70%、膜表面润湿张力为21 mN/m的疏水性多孔质聚偏二氟乙烯（PVDF）膜作为支持膜。由于所用含浸液体均为亲水性液体，因此利用放电处理对PVDF膜单面进行了亲水化处理；

（2）将PVDF支持膜亲水面朝上置于平板膜组件中；

（3）在负压作用下，称量一定量的银离子/醇胺混合溶液涂敷于PVDF膜的亲水层形成表面含浸液体膜。

 对于上述制备的银离子/醇胺表面含浸液体膜分离混合气中CO₂的性能，本发明人做了详细的研究。详细的测量过程包括如下步骤：

（1）将经上述步骤制得的银离子/醇胺表面含浸液体膜组件与供给气系统、负压操作系统和测量系统连接；

（2）供给气系统由N₂和CO₂钢瓶、流量控制阀和转子流量计构成，N₂和CO₂通过流量控制阀和转子流量计调节供给气的流量及组成，进入银离子/醇胺表面含浸液体膜组件供给侧的上方密闭空间；

（3）负压操作系统由压力传感器和隔膜真空泵构成，隔膜真空泵连接银离子/醇胺表面含浸液体膜组件的渗透侧，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送；

（4）测量系统是由在供给气进口和渗透侧气体出口的两个CO₂变送器构成，供给气中CO₂浓度和CO₂的渗透通量由CO₂变送器测量和计算得到。由于液体在孔内的毛细管作用，液体膜在实验初期稳定性较差，应在开泵或改变操作条件改变1 h后开始记录数据。

 本发明所述银离子/醇胺表面含浸液体膜适用于供给气中CO₂的浓度范围为：400 ppm～4000 ppm；

所述的吹扫气流量变化范围为：0.3 L/min～2.0 L/min；

本发明的有益效果是：利用疏水性的聚偏二氟乙烯多孔质膜作为支撑膜，通过放电处理将多孔质膜的单面由疏水性变为亲水性，在亲水-疏水性的作用下，醇胺、三甘醇和硝酸银溶液含浸在支撑膜的亲水层形成银离子/醇胺表面含浸液体膜，对CO₂/N₂等混合气中的CO₂进行了分离浓缩，硝酸银的加入促进了CO₂的分离，提高了分离效果。采用膜法分离CO₂技术，将有效组成及比例的银离子/醇胺表面含浸液体膜作为有效分离膜，不仅可以避免了使用传统分离CO₂方式带来的高能耗问题，同时也为CO₂的回收利用提供了相应的理论和技术支持。

附图说明 

图1为银离子/醇胺表面含浸液体膜—平板膜组件结构图。

图2为银离子/醇胺表面含浸液体膜分离CO₂的工艺流程图。其中，1为N₂钢瓶；2为CO2钢瓶；3为调节阀；4为转子流量计；5为预混合器；6为CO₂变送器；7为压力传感器；8为平板膜组件；9为隔膜真空泵。

图3为醇胺表面含浸液体膜对CO₂分离性能的影响。(供给气流量：5 L/min；吹扫气流量：1.3 L/min；膜面积：0.065 m²；液膜厚度：30 ìm)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体描述：

实施例1

（1）采用电晕放电技术，对疏水性PVDF多孔质膜的单面进行12次放电处理，其表面润湿张力由21 mN/m提高到70 mN/m；

（2）本实验所用膜组件为研究中常用的平板膜组件，膜组件的结构尺寸为32 cm × 33 cm × 0.3 cm，在铝合金内框里嵌入孔隙率为70 %的聚乙烯（PE）多孔质板，作为透过气体的通路和PVDF膜的支撑物，将经过亲水化处理后的聚偏二氟乙烯多孔质（PVDF）膜亲水面向上固定在平板膜组件的一侧，膜的边缘用密封胶和锡箔纸进行密封，再用锡箔纸将平板膜组件的另一侧完全密封。

（3）用天平分别称量2 g一乙醇胺和2 g三甘醇，充分混合后称取2 g混合溶液，涂敷在经放电处理的PVDF支撑膜上，有效膜面积为0.065 m²。

（4）打开隔膜真空泵，在负压作用下溶液进入PVDF膜多孔内，当无吹扫气时，压力变送器上显示的渗透侧压力维持在6 kPa以下，即形成稳定的醇胺表面含浸液体膜。

（5）根据混合液密度、有效膜面积和混合液用量计算得到液膜厚度为30 ìm左右。

（6）供给气由N₂和CO₂钢瓶提供，通过转子流量计分别调节N₂和CO₂气体流量，总流量控制在5 L/min。供给气中CO₂浓度可以通过CO₂变送器上读出，通过控制CO₂流量使供给气的浓度维持在1000 ppm。

（7）平板膜组件的渗透侧一端用纯的空气作为吹扫气，另一端则连接一个隔膜真空泵，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送，通过调节阀和转子流量计控制吹扫气的流量在1.3 L/min，渗透侧压力维持在13 kPa左右。

（8）运行1 h后，利用渗透侧的CO₂变送器测量分离浓缩后CO₂的浓度，根据渗透侧压力、供给侧和渗透侧CO₂的浓度、吹扫气流量、液膜厚度，计算出CO₂通过醇胺表面含浸液体膜的渗透系数。

（9）CO₂的渗透系数可以达4.99×10^?12 kmol·m·m^?2·s^?1·kPa^?1。

 实施例2

（1）采用电晕放电技术，对疏水性PVDF多孔质膜的单面进行12次放电处理，其表面润湿张力由21 mN/m提高到70 mN/m；

（2）本实验所用膜组件为研究中常用的平板膜组件，膜组件的结构尺寸为32 cm × 33 cm × 0.3 cm，在铝合金内框里嵌入孔隙率为70 %的聚乙烯（PE）多孔质板，作为透过气体的通路和PVDF膜的支撑物，将经过亲水化处理后的聚偏二氟乙烯多孔质（PVDF）膜亲水面向上固定在平板膜组件的一侧，膜的边缘用密封胶和锡箔纸进行密封，再用锡箔纸将平板膜组件的另一侧完全密封。

（3）用天平分别称量2 g二乙醇胺和2 g三甘醇，充分混合后称取2 g混合溶液，涂敷在经放电处理的PVDF支撑膜上，有效膜面积为0.065 m²。

（4）打开隔膜真空泵，在负压作用下溶液进入PVDF膜的多孔内，当无吹扫气时，压力变送器上显示的渗透侧压力维持在6 kPa以下，即形成稳定的醇胺表面含浸液体膜。

（5）根据混合液密度、有效膜面积和混合液用量计算得到液膜厚度为30 ìm左右。

（6）供给气由N₂和CO₂钢瓶提供，通过转子流量计分别调节N₂和CO₂气体流量，总流量控制在5 L/min。供给气中CO₂浓度可以通过CO₂变送器上读出，通过控制CO₂流量使供给气的浓度维持在1000 ppm。

（7）平板膜组件的渗透侧一端用纯的空气作为吹扫气，另一端则连接一个隔膜真空泵，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送，通过调节阀和转子流量计控制吹扫气的流量在1.3 L/min，渗透侧压力维持在13 kPa左右。

（8）运行1 h后，利用渗透侧的CO₂变送器测量分离浓缩后CO₂的浓度，根据渗透侧压力、供给侧和渗透侧CO₂的浓度、吹扫气流量、液膜厚度，计算出CO₂通过醇胺表面含浸液体膜的渗透系数。

（9）CO₂的渗透系数可以达4.07×10^?12 kmol·m·m^?2·s^?1·kPa^?1。

实施例3

（1）采用电晕放电技术，对疏水性PVDF多孔质膜的单面进行12次放电处理，其表面润湿张力由21 mN/m提高到70 mN/m；

（2）本实验所用膜组件为研究中常用的平板膜组件，膜组件的结构尺寸为32 cm × 33 cm × 0.3 cm，在铝合金内框里嵌入孔隙率为70 %的聚乙烯（PE）多孔质板，作为透过气体的通路和PVDF膜的支撑物，将经过亲水化处理后的聚偏二氟乙烯多孔质（PVDF）膜亲水面向上固定在平板膜组件的一侧，膜的边缘用密封胶和锡箔纸进行密封，再用锡箔纸将平板膜组件的另一侧完全密封。

（3）用天平分别称量2 g一乙醇胺、2 g三甘醇和1 g硝酸银，充分混合后称取2 g混合溶液，涂敷在经放电处理的PVDF支撑膜上，有效膜面积为0.065 m²。

（4）打开隔膜真空泵，在负压作用下溶液进入PVDF膜多孔内，当无吹扫气时，压力变送器上显示的渗透侧压力维持在6 kPa以下，即形成稳定的银离子/醇胺表面含浸液体膜。

（5）根据混合液密度、有效膜面积和混合液用量计算得到液膜厚度为30 ìm左右。

（6）供给气由N₂和CO₂钢瓶提供，通过转子流量计分别调节N₂和CO₂气体流量，总流量控制在5 L/min。供给气中CO₂浓度可以通过CO₂变送器上读出，通过控制CO₂流量使供给气的浓度维持在1000 ppm。

（7）平板膜组件的渗透侧一端用纯的空气作为吹扫气，另一端则连接一个隔膜真空泵，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送，通过调节阀和转子流量计控制吹扫气的流量在1.3 L/min，渗透侧压力维持在13 kPa左右。

（8）运行1 h后，利用渗透侧的CO₂变送器测量分离浓缩后CO₂的浓度，根据渗透侧压力、供给侧和渗透侧CO₂的浓度、吹扫气流量、液膜厚度，计算出CO₂通过银离子/醇胺表面含浸液体膜的渗透系数。

（9）CO₂的渗透系数可以达1.20×10^?11 kmol·m·m^?2·s^?1·kPa^?1。

实施例4

（1）采用电晕放电技术，对疏水性PVDF多孔质膜的单面进行12次放电处理，其表面润湿张力由21 mN/m提高到70 mN/m；

（2）本实验所用膜组件为研究中常用的平板膜组件，膜组件的结构尺寸为32 cm × 33 cm × 0.3 cm，在铝合金内框里嵌入孔隙率为70 %的聚乙烯（PE）多孔质板，作为透过气体的通路和PVDF膜的支撑物，将经过亲水化处理后的聚偏二氟乙烯多孔质（PVDF）膜亲水面向上固定在平板膜组件的一侧，膜的边缘用密封胶和锡箔纸进行密封，再用锡箔纸将平板膜组件的另一侧完全密封。

（3）用天平分别称量2 g一乙醇胺、2 g三甘醇和2 g硝酸银，充分混合后称取2 g混合溶液，涂敷在经放电处理的PVDF支撑膜上，有效膜面积为0.065 m²。

（4）打开隔膜真空泵，在负压作用下溶液进入PVDF膜多孔内，当无吹扫气时，压力变送器上显示的渗透侧压力维持在6 kPa以下，即形成稳定的银离子/醇胺表面含浸液体膜。

（5）根据混合液密度、有效膜面积和混合液用量计算得到液膜厚度为30 ìm左右。

（6）供给气由N₂和CO₂钢瓶提供，通过转子流量计分别调节N₂和CO₂气体流量，总流量控制在5 L/min。供给气中CO₂浓度可以通过CO₂变送器上读出，通过控制CO₂流量使供给气的浓度维持在1000 ppm。

（7）平板膜组件的渗透侧一端用纯的空气作为吹扫气，另一端则连接一个隔膜真空泵，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送，通过调节阀和转子流量计控制吹扫气的流量在1.3 L/min，渗透侧压力维持在13 kPa左右。

（8）运行1 h后，利用渗透侧的CO₂变送器测量分离浓缩后CO₂的浓度，根据渗透侧压力、供给侧和渗透侧CO₂的浓度、吹扫气流量、液膜厚度，计算出CO₂通过银离子/醇胺表面含浸液体膜的渗透系数。

（9）CO₂的渗透系数可以达1.40×10^?11 kmol·m·m^?2·s^?1·kPa^?1。

 实施例5

（1）采用电晕放电技术，对疏水性PVDF多孔质膜的单面进行12次放电处理，其表面润湿张力由21 mN/m提高到70 mN/m；

（2）本实验所用膜组件为研究中常用的平板膜组件，膜组件的结构尺寸为32 cm × 33 cm × 0.3 cm，在铝合金内框里嵌入孔隙率为70 %的聚乙烯（PE）多孔质板，作为透过气体的通路和PVDF膜的支撑物，将经过亲水化处理后的聚偏二氟乙烯多孔质（PVDF）膜亲水面向上固定在平板膜组件的一侧，膜的边缘用密封胶和锡箔纸进行密封，再用锡箔纸将平板膜组件的另一侧完全密封。

（3）用天平分别称量2 g一乙醇胺、2 g三甘醇和4 g硝酸银，充分混合后称取2 g混合溶液，涂敷在经放电处理的PVDF支撑膜上，有效膜面积为0.065 m²。

（4）打开隔膜真空泵，在负压作用下溶液进入PVDF膜多孔内，当无吹扫气时，压力变送器上显示的渗透侧压力维持在6 kPa以下，即形成稳定的银离子/醇胺表面含浸液体膜。

（5）根据混合液密度、有效膜面积和混合液用量计算得到液膜厚度为30 ìm左右。

（6）供给气由N₂和CO₂钢瓶提供，通过转子流量计分别调节N₂和CO₂气体流量，总流量控制在5 L/min。供给气中CO₂浓度可以通过CO₂变送器上读出，通过控制CO₂流量使供给气的浓度维持在1000 ppm。

（7）平板膜组件的渗透侧一端用纯的空气作为吹扫气，另一端则连接一个隔膜真空泵，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送，通过调节阀和转子流量计控制吹扫气的流量在1.3 L/min，渗透侧压力维持在13 kPa左右。

（8）运行1 h后，利用渗透侧的CO₂变送器测量分离浓缩后CO₂的浓度，根据渗透侧压力、供给侧和渗透侧CO₂的浓度、吹扫气流量、液膜厚度，计算出CO₂通过银离子/醇胺表面含浸液体膜的渗透系数。

（9）CO₂的渗透系数可以达1.37×10^?11 kmol·m·m^?2·s^?1·kPa^?1。

实施例6

（1）采用电晕放电技术，对疏水性PVDF多孔质膜的单面进行12次放电处理，其表面润湿张力由21 mN/m提高到70 mN/m；

（2）本实验所用膜组件为研究中常用的平板膜组件，膜组件的结构尺寸为32 cm × 33 cm × 0.3 cm，在铝合金内框里嵌入孔隙率为70 %的聚乙烯（PE）多孔质板，作为透过气体的通路和PVDF膜的支撑物，将经过亲水化处理后的聚偏二氟乙烯多孔质（PVDF）膜亲水面向上固定在平板膜组件的一侧，膜的边缘用密封胶和锡箔纸进行密封，再用锡箔纸将平板膜组件的另一侧完全密封。

（3）用天平分别称量2 g二乙醇胺、2 g三甘醇和2 g硝酸银，充分混合后称取2 g混合溶液，涂敷在经放电处理的PVDF支撑膜上，有效膜面积为0.065 m²。

（4）打开隔膜真空泵，在负压作用下溶液进入PVDF膜多孔内，当无吹扫气时，压力变送器上显示的渗透侧压力维持在6 kPa以下，即形成稳定的银离子/醇胺表面含浸液体膜。

（5）根据混合液密度、有效膜面积和混合液用量计算得到液膜厚度为30 ìm左右。

（6）供给气由N₂和CO₂钢瓶提供，通过转子流量计分别调节N₂和CO₂气体流量，总流量控制在5 L/min。供给气中CO₂浓度可以通过CO₂变送器上读出，通过控制CO₂流量使供给气的浓度维持在1000 ppm。

（7）平板膜组件的渗透侧一端用纯的空气作为吹扫气，另一端则连接一个隔膜真空泵，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送，通过调节阀和转子流量计控制吹扫气的流量在1.3 L/min，渗透侧压力维持在13 kPa左右。

（8）运行1 h后，利用渗透侧的CO₂变送器测量分离浓缩后CO₂的浓度，根据渗透侧压力、供给侧和渗透侧CO₂的浓度、吹扫气流量、液膜厚度，计算出CO₂通过银离子/醇胺表面含浸液体膜的渗透系数。

（9）CO₂的渗透系数可以达8.79×10^?12 kmol·m·m^?2·s^?1·kPa^?1。

 实施例7

（1）采用电晕放电技术，对疏水性PVDF多孔质膜的单面进行12次放电处理，其表面润湿张力由21 mN/m提高到70 mN/m；

（2）本实验所用膜组件为研究中常用的平板膜组件，膜组件的结构尺寸为32 cm × 33 cm × 0.3 cm，在铝合金内框里嵌入孔隙率为70 %的聚乙烯（PE）多孔质板，作为透过气体的通路和PVDF膜的支撑物，将经过亲水化处理后的聚偏二氟乙烯多孔质（PVDF）膜亲水面向上固定在平板膜组件的一侧，膜的边缘用密封胶和锡箔纸进行密封，再用锡箔纸将平板膜组件的另一侧完全密封。

（3）用天平分别称量2 g一乙醇胺、2 g三甘醇和2 g硝酸银，充分混合后称取2 g混合溶液，涂敷在经放电处理的PVDF支撑膜上，有效膜面积为0.065 m²。

（4）打开隔膜真空泵，在负压作用下溶液进入PVDF膜多孔内，当无吹扫气时，压力变送器上显示的渗透侧压力维持在6 kPa以下，即形成稳定的银离子/醇胺表面含浸液体膜。

（5）根据混合液密度、有效膜面积和混合液用量计算得到液膜厚度为30 ìm左右。

（6）供给气由N₂和CO₂钢瓶提供，通过转子流量计分别调节N₂和CO₂气体流量，总流量控制在5 L/min。供给气中CO₂浓度可以通过CO₂变送器上读出，通过控制CO₂流量使供给气的浓度维持在400 ppm。

（7）平板膜组件的渗透侧一端用纯的空气作为吹扫气，另一端则连接一个隔膜真空泵，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送，通过调节阀和转子流量计控制吹扫气的流量在1.3 L/min，渗透侧压力维持在13 kPa左右。

（8）运行1 h后，利用渗透侧的CO₂变送器测量分离浓缩后CO₂的浓度，根据渗透侧压力、供给侧和渗透侧CO₂的浓度、吹扫气流量、液膜厚度，计算出CO₂通过银离子/醇胺表面含浸液体膜的渗透系数。

（9）CO₂的渗透系数可以达1.34×10^?11 kmol·m·m^?2·s^?1·kPa^?1。

实施例8

（1）采用电晕放电技术，对疏水性PVDF多孔质膜的单面进行12次放电处理，其表面润湿张力由21 mN/m提高到70 mN/m；

（2）本实验所用膜组件为研究中常用的平板膜组件，膜组件的结构尺寸为32 cm × 33 cm × 0.3 cm，在铝合金内框里嵌入孔隙率为70 %的聚乙烯（PE）多孔质板，作为透过气体的通路和PVDF膜的支撑物，将经过亲水化处理后的聚偏二氟乙烯多孔质（PVDF）膜亲水面向上固定在平板膜组件的一侧，膜的边缘用密封胶和锡箔纸进行密封，再用锡箔纸将平板膜组件的另一侧完全密封。

（3）用天平分别称量2 g一乙醇胺、2 g三甘醇和2 g硝酸银，充分混合后称取2 g混合溶液，涂敷在经放电处理的PVDF支撑膜上，有效膜面积为0.065 m²。

（4）打开隔膜真空泵，在负压作用下溶液进入PVDF膜多孔内，当无吹扫气时，压力变送器上显示的渗透侧压力维持在6 kPa以下，即形成稳定的银离子/醇胺表面含浸液体膜。

（5）根据混合液密度、有效膜面积和混合液用量计算得到液膜厚度为30 ìm左右。

（6）供给气由N₂和CO₂钢瓶提供，通过转子流量计分别调节N₂和CO₂气体流量，总流量控制在5 L/min。供给气中CO₂浓度可以通过CO₂变送器上读出，通过控制CO₂流量使供给气的浓度维持在2000 ppm。

（7）平板膜组件的渗透侧一端用纯的空气作为吹扫气，另一端则连接一个隔膜真空泵，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送，通过调节阀和转子流量计控制吹扫气的流量在1.3 L/min，渗透侧压力维持在13 kPa左右。

（8）运行1 h后，利用渗透侧的CO₂变送器测量分离浓缩后CO₂的浓度，根据渗透侧压力、供给侧和渗透侧CO₂的浓度、吹扫气流量、液膜厚度，计算出CO₂通过银离子/醇胺表面含浸液体膜的渗透系数。

  （9）CO₂的渗透系数可以达9.13×10^?12 kmol·m·m^?2·s^?1·kPa^?1。

实施例9

（1）采用电晕放电技术，对疏水性PVDF多孔质膜的单面进行12次放电处理，其表面润湿张力由21 mN/m提高到70 mN/m；

 （2）本实验所用膜组件为研究中常用的平板膜组件，膜组件的结构尺寸为32 cm × 33 cm × 0.3 cm，在铝合金内框里嵌入孔隙率为70 %的聚乙烯（PE）多孔质板，作为透过气体的通路和PVDF膜的支撑物，将经过亲水化处理后的聚偏二氟乙烯多孔质（PVDF）膜亲水面向上固定在平板膜组件的一侧，膜的边缘用密封胶和锡箔纸进行密封，再用锡箔纸将平板膜组件的另一侧完全密封。

（3）用天平分别称量2 g一乙醇胺、2 g三甘醇和2 g硝酸银，充分混合后称取2 g混合溶液，涂敷在经放电处理的PVDF支撑膜上，有效膜面积为0.065 m²。

  （4）打开隔膜真空泵，在负压作用下溶液进入PVDF膜多孔内，当无吹扫气时，压力变送器上显示的渗透侧压力维持在6 kPa以下，即形成稳定的银离子/醇胺表面含浸液体膜。

（5）根据混合液密度、有效膜面积和混合液用量计算得到液膜厚度为30 ìm左右。

（6）供给气由N₂和CO₂钢瓶提供，通过转子流量计分别调节N₂和CO₂气体流量，总流量控制在5 L/min。供给气中CO₂浓度可以通过CO₂变送器上读出，通过控制CO₂流量使供给气的浓度维持在3000 ppm。

（7）平板膜组件的渗透侧一端用纯的空气作为吹扫气，另一端则连接一个隔膜真空泵，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送，通过调节阀和转子流量计控制吹扫气的流量在1.3 L/min，渗透侧压力维持在13 kPa左右。

（8）运行1 h后，利用渗透侧的CO₂变送器测量分离浓缩后CO₂的浓度，根据渗透侧压力、供给侧和渗透侧CO₂的浓度、吹扫气流量、液膜厚度，计算出CO₂通过银离子/醇胺表面含浸液体膜的渗透系数。

（9）CO₂的渗透系数可以达6.57×10^?12 kmol·m·m^?2·s^?1·kPa^?1。

实施例10

（1）采用电晕放电技术，对疏水性PVDF多孔质膜的单面进行12次放电处理，其表面润湿张力由21 mN/m提高到70 mN/m；

（2）本实验所用膜组件为研究中常用的平板膜组件，膜组件的结构尺寸为32 cm × 33 cm × 0.3 cm，在铝合金内框里嵌入孔隙率为70 %的聚乙烯（PE）多孔质板，作为透过气体的通路和PVDF膜的支撑物，将经过亲水化处理后的聚偏二氟乙烯多孔质（PVDF）膜亲水面向上固定在平板膜组件的一侧，膜的边缘用密封胶和锡箔纸进行密封，再用锡箔纸将平板膜组件的另一侧完全密封。

（3）用天平分别称量2 g一乙醇胺、2 g三甘醇和2 g硝酸银，充分混合后称取2 g混合溶液，涂敷在经放电处理的PVDF支撑膜上，有效膜面积为0.065 m²。

（4）打开隔膜真空泵，在负压作用下溶液进入PVDF膜多孔内，当无吹扫气时，压力变送器上显示的渗透侧压力维持在6 kPa以下，即形成稳定的银离子/醇胺表面含浸液体膜。

  （5）根据混合液密度、有效膜面积和混合液用量计算得到液膜厚度为30 ìm左右。

（6）供给气由N₂和CO₂钢瓶提供，通过转子流量计分别调节N₂和CO₂气体流量，总流量控制在5 L/min。供给气中CO₂浓度可以通过CO₂变送器上读出，通过控制CO₂流量使供给气的浓度维持在4000 ppm。

（7）平板膜组件的渗透侧一端用纯的空气作为吹扫气，另一端则连接一个隔膜真空泵，通过其抽真空实现负压操作，以保证CO₂气体的透过和及时输送，通过调节阀和转子流量计控制吹扫气的流量在1.3 L/min，渗透侧压力维持在13 kPa左右。

（8）运行1 h后，利用渗透侧的CO₂变送器测量分离浓缩后CO₂的浓度，根据渗透侧压力、供给侧和渗透侧CO₂的浓度、吹扫气流量、液膜厚度，计算出CO₂通过银离子/醇胺表面含浸液体膜的渗透系数。

（9）CO₂的渗透系数可以达4.38×10^?12 kmol·m·m^?2·s^?1·kPa^?1。

将醇胺表面含浸液体膜分离CO₂的性能结果汇总绘图（如图3所示），银离子的加入大大提高了一乙醇胺和二乙醇胺所构成的醇胺表面含浸液体膜分离CO₂的性能，且在醇胺∶三甘醇∶硝酸银的质量比为1∶1∶1时性能最优。

上述所有实施例中，使用的混合气为N₂和CO₂组成的稳定混合气流，是为了方便控制CO₂的浓度，在实际应用中只要满足银离子/醇胺表面含浸液体膜对混合气中成分具有较高的分离系数，同时不影响混合气的后续处理，即可应用上述膜进行分离CO₂气体。