Ionic liquid modified Pebax 1657 thin-film composite (TFC) membranes were synthesized on different porous supports for improved separation of CO 2 from CH 4 and N 2 . XRD, SEM, FTIR, TGA, DFT, and BJH tests were utilized for the characterization of TFC membranes and supports. The incorporation of 1,3-Di-n-butyl-2-methylimidazolium chloride ionic liquid into the Pebax 1657 solution led to better compatibility between selective layer and support. The results of gas permeation tests showed an enhanced CO 2 /CH 4 and CO 2 /N 2 selectivity for most of the ionic liquid modified TFC membranes. To derive a predictive model for the permeability of gases in TFC membranes, correction factors ( β ) for fractional free volumes of TFC membranes were linearly correlated against correction factors ( α ) for porosity and tortuosity of the substrate in the dusty gas model using CO 2 experimental permeance data at 20, 60, 100 and 140 °C. The resulting modified model showed remarkable effectiveness in the prediction of permeability of CH 4 and N 2 in the TFC membrane at investigated temperatures. The comparison of model predictive performance with previous models showed the supremacy of the new model in terms of average absolute relative errors (AARE) and the standard deviation of relative errors ( σ ).

中文翻译：

---

改性 Pebax 1657 TFC 膜分离 CO2 的实验和建模研究

在不同的多孔载体上合成了离子液体改性的 Pebax 1657 薄膜复合 (TFC) 膜，以改进 CO 2 与 CH 4 和 N 2 的分离。XRD、SEM、FTIR、TGA、DFT 和 BJH 测试用于表征 TFC 膜和载体。将 1,3-二正丁基-2-甲基咪唑氯化物离子液体加入到 Pebax 1657 溶液中可提高选择性层和载体之间的相容性。气体渗透测试的结果表明，对于大多数离子液体改性的 TFC 膜而言，CO 2 /CH 4 和 CO 2 /N 2 选择性增强。为了推导出 TFC 膜中气体渗透率的预测模型，使用 20、60、100 和 140 °C 下的 CO 2 实验渗透数据，TFC 膜的部分自由体积的校正因子 (β) 与含尘气体模型中基材的孔隙率和弯曲度的校正因子 (α) 呈线性相关。得到的修正模型在预测温度下 TFC 膜中 CH 4 和 N 2 的渗透率方面表现出显着的有效性。模型预测性能与以往模型的比较表明，新模型在平均绝对相对误差（AARE）和相对误差标准差（σ）方面的优势。得到的修正模型在预测温度下 TFC 膜中 CH 4 和 N 2 的渗透率方面表现出显着的有效性。模型预测性能与以往模型的比较表明，新模型在平均绝对相对误差（AARE）和相对误差标准差（σ）方面的优势。得到的修正模型在预测温度下 TFC 膜中 CH 4 和 N 2 的渗透率方面表现出显着的有效性。模型预测性能与以往模型的比较表明，新模型在平均绝对相对误差（AARE）和相对误差标准差（σ）方面的优势。