Mixed matrix membranes capable of separating carbon dioxide from mixtures including carbon dioxide and methane, and processes for purifying methane using the membranes, are disclosed. The membranes are preferably polymer membranes, that include discrete carbon-based molecular sieve particles with sizes of between about 0.5 microns to about 5.0 microns. The particles are formed by pyrolyzing a precursor polymer in the form of a powder or film. The pyrolyzed polymer is then ideally milled to desired small size particles. The preferred ratio of particles to polymer is about 0.25 to about 1.0 by volume. A preferred method for preparing the mixed matrix membrane is by dispersing the particles in a solvent, adding a small quantity of the desired polymer or "sizing agent" to "size" or "prime" the particles, adding a polymer, casting a film of the polymer solution, and evaporating the solvent to form a mixed matrix membrane film. The mixed matrix membrane film permits passage of carbon dioxide and methane, but at different permeation rates, such that the ratio of the relative permeation rates of carbon dioxide to methane is larger through the mixed matrix membrane film than through the original polymer. The mixed matrix membrane is preferably in the form of a dense film or a hollow fiber. A mixture containing carbon dioxide and methane can be enriched in methane by selective passage of carbon dioxide over methane in a gas-phase process through the membrane.

De gemengde matrijsmembranen geschikt om kooldioxide van mengsels met inbegrip van kooldioxide en methaan te scheiden, en de processen om methaan te zuiveren dat de membranen gebruikt, worden onthuld. De membranen zijn bij voorkeur polymeermembranen, die afzonderlijke op koolstof-gebaseerde moleculaire zeefdeeltjes met grootte van tussen ongeveer 0,5 microns aan ongeveer 5,0 microns omvatten. De deeltjes worden gevormd door een voorloperpolymeer in de vorm van een poeder of een film pyrolyzing. Pyrolyzed polymeer dan ideaal gezien wordt gemalen tot gewenste kleine groottedeeltjes. De aangewezen verhouding van deeltjes aan polymeer is ongeveer 0,25 aan ongeveer 1,0 in volume. Een aangewezen methode om het gemengde matrijsmembraan voor te bereiden is door het verspreiden van de deeltjes in een oplosmiddel, het toevoegen van een kleine hoeveelheid van het gewenste polymeer of de "rangschikkende agent" aan "grootte" of "eerste" de deeltjes, het toevoegen van een polymeer, een film van de polymeeroplossing te gieten, en het oplosmiddel te verdampen om een gemengde film van het matrijsmembraan te vormen. De gemengde film van het matrijsmembraan laat passage van kooldioxide en methaan, maar aan verschillende permeatietarieven toe, dusdanig dat de verhouding van de relatieve permeatietarieven van kooldioxide aan methaan groter is door de gemengde film van het matrijsmembraan dan door het originele polymeer. Het gemengde matrijsmembraan is bij voorkeur in de vorm van een dichte film of een holle vezel. Een mengsel dat kooldioxide en methaan bevat kan in methaan door selectieve passage van kooldioxide over methaan in een gas-phase proces door het membraan worden verrijkt.