PEA-MPA嵌段共聚物及其雜化膜的制備與CO2-CH4分離性能研究

PEA-MPA嵌段共聚物及其雜化膜的制備與CO2-CH4分離性能研究

摘要：本研究通過(guò)合成和制備了一種新型的PEA-MPA嵌段共聚物，并將其應(yīng)用于雜化膜中，研究其在CO2/CH4分離過(guò)程中的性能。研究結(jié)果表明，PEA-MPA嵌段共聚物能夠顯著提高CO2的選擇吸附性能，并具有較高的CO2/CH4分離選擇性，適用于工業(yè)上的CO2回收與富集。

1.引言

全球能源需求的不斷增長(zhǎng)導(dǎo)致了化石燃料的大量燃燒，嚴(yán)重加劇了溫室氣體的排放問(wèn)題。其中，二氧化碳（CO2）是主要的溫室氣體之一，對(duì)全球氣候變化產(chǎn)生了重要影響。因此，高效的CO2分離與回收技術(shù)成為緩解溫室效應(yīng)的重要手段之一。

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1合成PEA-MPA嵌段共聚物

采用化學(xué)合成方法，通過(guò)控制反應(yīng)條件和共聚物比例，合成得到PEA-MPA嵌段共聚物。

2.2制備PEA-MPA雜化膜

將PEA-MPA嵌段共聚物溶解在合適的溶劑中，并添加適量的無(wú)機(jī)填料，例如MOF（金屬有機(jī)框架）材料，通過(guò)浸漬-干燥法制備PEA-MPA雜化膜。

2.3性能測(cè)試

使用自制的CO2吸附性能測(cè)試裝置，研究PEA-MPA嵌段共聚物及其雜化膜在CO2/CH4分離過(guò)程中的氣體吸附性能和選擇性。

3.結(jié)果與討論

3.1PEA-MPA嵌段共聚物的合成與表征

通過(guò)傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和核磁共振氫譜（1H-NMR）對(duì)合成得到的PEA-MPA嵌段共聚物進(jìn)行表征，證明嵌段共聚物的合成成功。

3.2PEA-MPA雜化膜的制備與表征

通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察雜化膜的形貌，確定無(wú)機(jī)填料的均勻分布。采用氮?dú)馕?脫附等溫線測(cè)試表明，雜化膜具有較高的表面積和多孔性結(jié)構(gòu)。

3.3CO2吸附性能和分離選擇性分析

在不同壓力下測(cè)定PEA-MPA嵌段共聚物和雜化膜對(duì)CO2和CH4的吸附能力，并計(jì)算吸附選擇性。結(jié)果表明，PEA-MPA嵌段共聚物能夠高效吸附CO2，并顯示出較高的CO2/CH4分離選擇性。

4.結(jié)論

本研究成功合成了一種新型的PEA-MPA嵌段共聚物，并將其制備成雜化膜。通過(guò)對(duì)CO2/CH4分離性能的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)PEA-MPA嵌段共聚物在CO2吸附和分離選擇性方面具有出色的性能。因此，PEA-MPA嵌段共聚物可以作為一種有潛力的材料用于工業(yè)上的CO2回收與富集過(guò)程中。

5.展望

盡管本研究取得了良好的結(jié)果，但還有一些問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。例如，優(yōu)化PEA-MPA嵌段共聚物的合成方法，探索新的無(wú)機(jī)填料材料以提高雜化膜性能。同時(shí)，進(jìn)一步研究材料的穩(wěn)定性和循環(huán)使用性能，以驗(yàn)證其在實(shí)際應(yīng)用中的可行性本研究成功合成了一種新型的PEA-MPA嵌段共聚物，并將其制備成雜化膜。通過(guò)對(duì)CO2/CH4分離性能的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)PEA-MPA嵌段共聚物在CO2吸附和分離選擇性方面表現(xiàn)出色。因此，PEA-MPA嵌段共聚物有望成為工業(yè)上CO2回收與富集過(guò)程中的潛在材料