T型分子篩膜的制備及其CO2分離的研究.pdf

1、全球溫室氣體CO2的排放量與日俱增，近年來受到廣泛關(guān)注。如何高效廉價方便地捕獲分離CO2成為關(guān)鍵。分子篩膜分離技術(shù)作為一種新型的膜分離技術(shù)，具有高效節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，在氣/液體分離與純化等領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景。硅鋁比為3～4的T型分子篩膜，因其具有獨特的孔道結(jié)構(gòu)、親水性和耐酸性能，顯示出優(yōu)異的CO2分離選擇性和滲透性能。
　　 本文主要研究了在溶膠合成液的體系中，采用兩步變溫合成法制備了T型分子篩膜，系統(tǒng)考察了變溫合成兩個階段

2、的溫度和時間等因素對合成膜的晶化過程以及CO2分離性能的影響;在清液體系中，通過控制合成溶膠配比與調(diào)控合成條件制備出性能較好的T型分子篩膜，系統(tǒng)研究測試條件對CO2滲透性能的影響及其滲透規(guī)律。本研究內(nèi)容分為以下兩個部分：⑴在溶膠體系中采用兩步變溫水熱合成法制備T型分子篩膜，系統(tǒng)考察了合成溫度和晶化時間等變化因素對合成膜的晶化成膜、形貌以及CO2分離性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，兩步變溫合成法中低溫有利于晶化成核，高溫則促進晶體生長，通過兩步變溫

3、合成法可有效控制膜生長過程和晶體結(jié)構(gòu)從而獲得高性能T型分子篩膜。在優(yōu)化條件下合成的T型分子篩膜，35℃時在CO2/CH4(50/50 vol％)混合氣體體系中，CO2的滲透率達6.2×10-8 mol.m-2.s-1.Pa-1，分離系數(shù)為80;在CO2/N2(50/50 vol％)體系中，CO2的滲透率達5.9×10-8 mol.m-2.s-1.pa-1，分離系數(shù)為43。⑵在清液體系中水熱合成出純相的T型分子篩膜，研究發(fā)現(xiàn)滲透過程中膜兩

4、側(cè)壓差、混合氣組分濃度、測試溫度以及吹掃氣流量等測試條件對膜滲透性能有著不同程度的影響。結(jié)果表明:測試溫度為35℃，壓差為0.10 MPa，混合原料氣中CO2濃度為10 vol％，吹掃氣流量為400 ml/min時，合成的膜具有最優(yōu)CO2分離性能。該膜在CO2/CH4混合氣體中，CO2的滲透率為7.5×10-8mol.m-2.s-1.pa-1，分離系數(shù)為48;在CO2/N2混合體系中，CO2的滲透率高達7.8×10-8mol.m-2.s