炭膜作为一种新颖的无机膜石油含碳物质经过高温热解炭化而成的，它不仅具有较高的耐高温、耐酸碱和化学溶剂的能力，较高的机械强度，而且还具有均匀的孔径分布和较高的渗透能力及选择性。炭膜的结构由支撑体和分离层两部分组成。支撑体主要起支撑作用，要求有较好的渗透性和较高的机械强度。
炭膜与传统的高分子分离膜相比，炭膜具有耐高温、耐氧化性、耐腐蚀能力强的优点。
一、炭膜的发展历程及现状：
膜分离技术，被认为是21世纪最有发展前景的高新技术之一。它在工业技术改造中起战略作用、对传统产业升级起着关键作用。
有机高分子基炭膜是在研究高聚物的热稳定试验中发展起来的。上世纪50年代中期至60年代中期，聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈等炭化物和玻璃炭的相继问世，它们独特的结构和性能，预示了这类材料群的开发将给整个炭素科学的发展带来深远的影响。70年代中期发表了聚酰亚胺（PI）经热处理后能形成高石墨化度产物的研究报告。进入80年代后，国际上在寻找导电性能长期不变和高温稳定性的导电性高分子材料热潮中先后陆续报道了从聚恶二唑（POD）膜制备高质量的石墨薄膜，以聚苯撑亚乙烯基（PPV）膜出发制石墨膜和从对位聚苯撑（PPP）、聚萘撑（PN）以及聚蒽（PA）出发通过热处理制炭膜的研究结果。这些均与宇航、电子和化学工业的发展，迫切需要耐高温、耐腐蚀、传热和导电性能好、相对密度小的合成材料是分不开的。
二、炭膜分离机理
炭膜液相分离透过机理主要是微孔过滤和超过滤，炭膜的气体透过机理有以下四种：努森扩散，毛细冷凝，表面扩散，分子筛分。
a 努森扩散：当孔径远小于分子自由程时，分子在膜中的扩散以努森扩散为主，努森扩散是基于分子质量不同而进行的扩散，其分离系数同分子质量的平方根成反比，基于这种分离机理的炭膜选择性较低，且有理论上限，因此它的使用范围不广，只适用于少数几种相对分子质量差别较大的气体分离，如H2同CO2，O2，N2的分离。Damle,et al在多孔石墨上涂覆糠醛树脂，炭化，制备出的炭膜，H2、N2在其中以努森扩散方式分离，分离系数仅为3.8。
b 毛细冷凝：混合气体中的一种或几种气体有选择性地冷凝在膜孔中，冷凝的气体通过扩散穿过膜孔，由于此组分在孔内凝聚，阻碍了其他组分的通过，这样发生凝聚的组分同没有发生凝聚的组分得以分离。这种机理要求的膜孔为中等孔，此分离机理主要适用于有易凝聚组分的气体分离。
c 表面扩散：混合气体的一种或几种较好地吸附在膜孔表面，这种组分比不吸附组分扩散快，因此使混合气体分离，分离效果主要由混合气体组分吸附的选择性决定。因为吸附气体的表面扩散可以很快，同时，被吸附分子会阻碍不吸附气体分子以努森扩散通过膜孔，增加了总的分离选择性，所以，混合气体在炭膜中以表面扩散分离时，炭膜可以同时具有高选择性和高渗透性。Rao和Sircar用石墨作支撑体，在其上涂覆聚偏氯乙烯-丙烯酸酯胶乳，经炭化制出了“表面选择性”炭膜，在这种炭
