随着经济的快速发展,低碳可再生能源引起了人们的关注,因为它可减少温室气体的排放。由有机物（填埋场,废物,堆肥和污水）厌氧发酵产生的沼气便是一种可再生能源的来源。通常,原始沼气由甲烷,二氧化碳和痕量硫化氢组成,因此在利用沼气前必须对其进行纯化去除沼气中的杂质气体。气-液膜分离法是一种耦合了气体膜分离技术与气体吸收技术的优点,是一种非常有应用前景的CO₂分离工艺,但该技术目前尚处于起步阶段,还有许多问题亟待解决。本论文基于该新型气-液膜分离系统,围绕膜组件的老化、膜表面超疏水改性、酸性气体共脱除的可行性和膜气吸收系统的传质过程等问题,进行了理论分析和实验研究。本文的主要研究工作和结论有以下几个方面:将疏水性聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜浸泡到乙醇胺（MEA）水溶液中,采用差示扫描量热仪、傅里叶变换红外分析、扫描电镜、接触角测量等方法对PVDF中空纤维膜在MEA中应用前后的结构变化进行了表征,通过长周期比对浸泡实验,分析了PVDF中空纤维膜在膜接触器使用过程中性能降低的原因。研究结果表明,由于消去反应的存在,导致PVDF中空纤维膜表面出现化学降解。并对如何防止PVDF中空纤维膜在膜接触器中快速老化,提高其使用寿命进行了讨论。在填埋气纯化过程中,中空纤维膜的润湿会降低气-液膜分离器的CO₂吸收通量。为了解决膜润湿问题,利用喷涂沉积法将由疏水性二氧化硅纳米粒子和聚二甲基硅氧烷（PDMS）组成的超疏水涂层,沉积在PVDF中空纤维膜表面,使PVDF表面具有超疏水性能。此外,采用单乙醇胺（MEA）作为吸收剂的长周期CO₂吸收实验结果表明,改性膜的吸收性能优于原膜的吸收性能,并且改性膜接触器表现出良好的长周期稳定性,说明用喷涂沉积法制备气-液膜接触器的超疏水膜,是一种有大规模商业应用前景的方法。研究了用单一和混合吸收液在气-液膜接触器中实现CO₂和H₂S共脱除的可行性。研究发现,使用PS激活的K₂CO₃混合吸收液可以同时提高H₂S和CO₂的吸收通量。增加液体流速和液体吸收剂的浓度可以提高CO₂的吸收通量,增加气体流速可以使H₂S吸收通量明显增加;液体流速的变化对H₂S吸收通量影响很小。长周期稳定性实验表面,膜润湿会导致CO₂吸收通量的下降;但膜润湿对H₂S吸收通量影响很小。对传质系数的详细分析结果表明,H₂S传质过程中液相传质阻力比气相和膜的相传质阻力小很多。相反,CO₂的传质过程是由液相传质阻力控制。