文 献 综 述

摘要：聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）和凹凸棒石（ATP）为膜材料，采用共混合溶解于异丙醇并紫外交联生成膜的方法，制成了不同质量比的均一透明的ATP/PEGDA复合膜。PEGDA的选择性及通量较高，是良好的气体分离材料。凹凸棒石是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，具有特殊纳米纤维状晶体结构^[1]，且在CO₂/N₂分离体吸中表现出优先吸附CO₂的能力^[2]，表明凹凸棒石是一种理想的无机填充物来制备用于气体分离的有机复合膜^[3]。

关键词：PEGDA 凹凸棒石 ATP/PEGDA复合膜 气体分离

1. 背景

二氧化碳（CO₂）作为主要的温室气体和酸性侵蚀性气体。在保持经济持续发展和社会需求的条件下，有效地控制和减少CO₂的排放，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”，这成为全世界面临的亟待解决的难题^[1]。目前用于CO₂分离的方法主要有化学吸收法、低温精馏法、变压吸附法以及膜分离法。相对于其它分离方法，气体膜分离法具有低能耗、无相变、易操作、设备简单轻便，易放大生产和运行可靠性高等优点，非常适合CO₂气体的捕集与分离^[4]。

目前应用于CO₂分离的膜主要分为两大类，一类是以分子筛分为机理的无机膜，另一类是以溶解扩散为分离机理的有机膜。无机多孔膜，如沸石膜和碳分子筛膜，具有高的气体量和选择性以及良好的稳定性，在CO₂分离过程中体现出优越性^[5-7]。但是无机膜的制备条件比较苛刻（高温合成或煅烧）以及其昂贵的无机支撑体，使得制备成本难以被工业膜分离接受。相对于无机膜，有机膜在制备工艺上具有绝对显著的优势，如：低成本、高重复性、以及易放大^[8-10]。

2. 聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）简介

聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）是一种有机聚合物，其英文名为Polyethylene glycol 200 diacrylate，分子式是(C3H3O).(C2H4O)n.(C3H3O2)，分子量为134.1305。聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）是聚乙二醇（PEG）的衍生物，由环氧乙烷和活性基团聚合而成，它可以在紫外光照射下，使用一定量的光引发剂制备成固态的薄膜。Freeman等已经制备出了一系列的包含PEGDA的交联的聚环氧乙烷膜，并且成功地应用到气体分离领域，可以高效分离CO₂/N₂混合体系。且在此基础上，添加无机纳米粒子在PEGDA中，制备出的混合基质膜可以显著地提高气体分离的效果。

3. 凹凸棒石粘土简介

凹凸棒石粘土(简称凹土)是一种以凹凸棒石矿物为主要组分的天然粘土。凹凸棒石又称坡缕石，在矿物学上隶属海泡石一坡缕石族^[11]。凹凸棒石是一种链层状结构的含水镁铝硅酸盐矿物，属于2：1型的层状矿物。凹凸棒石的晶体结构分为三个层次^[12]：一是凹凸棒石的基本结构单元，即棒状单晶体；二是由棒晶紧密平行聚集而成的棒晶束；三是由棒晶束间相互聚集而形成的各种聚集体。其晶体中水以4种状态存在:①表面吸附水；②(OH)水；③进人空洞的水分子，以H₂O表示;④参加八面体配位的，出现在空洞壁上受镁离子束缚较强的结合水，以OH₂表示。陈天虎等对凹凸棒石做了热处理分析，结果显示，65 ℃开始脱去外表面吸附水，98 ℃时脱去孔道水，230 ℃部分脱去结晶水，481 ℃脱去剩余结晶水，595 ℃左右缓慢脱去结构水。