文 献 综 述

1.前言

随着全球工业化的发展，温室气体CO₂的排放量逐步增大，预计2030年CO₂的年排放量将超过400亿吨。随之产生的温室效应、全球变暖问题亟待解决^[1]。如何有效控制和减少CO₂排放，减缓”温室效应”对环境的沉重压力，实现经济可持续发展和环境保护的”双赢”，已成为全世界面临的严峻问题。CO₂的捕集与封存，是减少CO₂排放极具潜力、并能在经济开发与环境保护上实现双赢的有效办法^[2]。

分离富集CO₂是整个技术的核心，能耗最大，费用最高（约占整个过程的60 %～80 %），成为CO₂减排取得突破的关键。工业上比较成熟的分离CO₂技术主要有：溶剂吸收法、吸附分离法、深冷法和膜分离技术。与传统的分离方法相比，气体膜分离技术具有无相变、能耗低、无二次污染以及设备简单、易于操作等优点^[3]。膜法分离CO₂主要的应用集中在3个方面：（1）合成气的重整及H₂的转化（CO₂/H₂分离）；（2）燃煤电厂烟道气CO₂排放的控制（CO₂/N₂分离）；（3）天然气中酸性气体的分离（CO₂/CH₄分离）^[4]。

针对气体膜的使用，研究者们发现，有机膜虽然具有好的柔韧性和较高的分离系数，但其通量低，不耐高温，抗腐蚀性差，很少能够超越渗透性#8212;选择性平衡的限制。而无机膜由于其独特的理化性质，虽然具有良好的透过性和选择性，但较高的制造成本仍然限制了它的大规模使用^[5]。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是气体渗透通量最高的高分子膜材料之一，被广泛应用于均质膜和复合膜的制备中，具有粘结性好、成膜性好等优点，是优异的气体分离膜材料。

2.气体膜分离简介

2.1基本原理及特点

气体膜分离过程的原理是以膜两侧压差为推动力，气体中各组分在膜表面吸附能力以及在膜内溶解-扩散上的差异，实现某种组分的浓缩和富集。

气体膜分离技术具有分离效率高、能耗低、操作简单、投资较少、运行可靠性高等优点，在与传统气体分离技术（如深冷、变压吸附等）的竞争中显示出独特的优势。

2.2气体在膜中的渗透机理