韩 悦,吴婷婷,王 岩,任广杰,刘 艳,贡 洁,王重庆,蒋金龙,潘宜昌

(1.南京工业大学 化工学院 材料化学工程国家重点实验室,江苏 南京 211800; 2.中海油天津化学研究设计院有限公司,天津 300131; 3.江苏理工学院 化学与环境工程学院,江苏 常州 213001; 4.淮阴工学院 化学工程学院 江苏省凹土资源利用重点实验室,江苏 淮安 223003)

随着我国工业化程度的不断提高,化石燃料的使用量逐年增加,能源短缺的问题和环境污染的弊端逐渐凸显。天然气作为一种优质、清洁能源,与其他燃料相比,具有方便、经济、热值高、污染少的优点。天然气的主要成分为CH4,另外含有少量的乙烷、丙烷和丁烷,在天然气开采和运输过程中混入的过量CO2会降低热值并腐蚀管道[1],为了使天然气符合使用条件并提高燃烧效率,需将CH4从CO2/CH4混合气中分离出来[2-3]。

目前,气体分离膜技术环保且成本更低,是一种天然气脱除CO2的可行方法。然而,膜分离技术仅占据约10%的市场,其余为胺吸收法、变压吸附法和低温甲醇吸收法。商用聚合物膜始终受到渗透性和选择性的限制,高渗透性和高选择性不可兼得[4]。此外,因聚合物膜增塑和老化作用导致的分离性能不稳定也是不可控的[5]。因此,获得兼具高渗透性、高选择性和操作稳定性的膜材料对于气体分离至关重要。将具有高分离选择性的无机纳米材料掺入聚合物中制备混合基质膜(MMMs)是弥补上述不足的一种简便方法[6-8]。由于金属有机骨架(MOF)固有的有机特性,可以作为混合基质膜的填料改善填充剂与聚合物基体之间的相容性和界面微观结构[9-11]。……