为解决沼气分离过程中单级膜过程产物CO₂纯度低及CH₄的损失率较高等问题，通过界面聚合法制备了具有超高分离性能的具有聚酰亚胺分离层的复合膜，研究了操作温度、进料侧压力及切割比等因素对分离效果的影响。结果表明：该膜适用的温度及压力范围较广，不同操作条件下的膜均表现出了优异的分离性能，产出的CO₂纯度高，CH₄的损失率低。低温、低压、低切割比有利于渗透侧高纯CO₂的输出；高温、高压、低切割比则有利于渗余侧CH₄的回收。使用该膜模拟沼气分离，在切割比为0.1下操作，当进气压力为0.2 MPa、温度为25℃时，通过单级膜过程,渗透侧可得到99%的CO₂，渗余侧CH₄回收率可高达99%。在很宽的操作范围内，本文制备的复合膜在沼气中CO₂组分分离时，CH₄损失率可控制在1%范围内，是理想的CO₂/CH₄分离膜。