SiO2-Al2O3復(fù)合中空纖維膜的制備與透氫性能研究.pdf

1、采用相轉(zhuǎn)化與高溫?zé)Y(jié)技術(shù)制備了具有非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和透氣性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，可以通過(guò)不同內(nèi)冷凝浴調(diào)控Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜橫截面指狀孔的形成方向和厚度；隨著空氣距的增長(zhǎng)，Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜的海綿孔層亦隨之增厚。同時(shí)考察了不同造孔劑對(duì)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜透氣性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明淀粉更適合作為制備用于支撐的Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜的造孔劑。此外，還對(duì)自制的Al2O

2、3多孔中空纖維陶瓷膜進(jìn)行了He/N2分離測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明自制的Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜具有一定的分離性能。
　　采用不同修飾液對(duì)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜進(jìn)行表面修飾，運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)修飾后的膜表面進(jìn)行檢測(cè)，考察了不同的修飾液、涂覆次數(shù)及燒結(jié)溫度對(duì)膜表面的微觀形貌及膜的透氣性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Al2O3球磨液和鋁溶膠這兩種修飾液對(duì)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜均有較好的修飾效果。但與Al2O3球磨液相比，

3、鋁溶膠可在較低溫度下熱處理形成光滑修飾層，且鋁溶膠自身粘度較小可形成光滑均一涂層，故選擇鋁溶膠修飾Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜。
　　運(yùn)用溶膠-凝膠/涂覆燒結(jié)技術(shù)在Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜外表面復(fù)合得到氧化硅（SiO2）分子篩層，并通過(guò)摻雜金屬鈷于SiO2溶膠的方式對(duì)SiO2/Al2O3復(fù)合中空纖維膜進(jìn)行了改性，運(yùn)用掃面電子顯微鏡（SEM）對(duì)改性前后的SiO2/Al2O3復(fù)合中空纖維膜的微觀形貌進(jìn)行了觀察，并用X射線衍射技術(shù)（

4、XRD）對(duì)摻雜金屬鈷的SiO2溶膠進(jìn)行了表征。此外，還考察了SiO2溶膠涂覆次數(shù)和還原前后SiO2/Al2O3復(fù)合中空纖維膜氣體分離性能的變化，以及溫度對(duì)膜體透氫性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性后SiO2/Al2O3復(fù)合中空纖維膜的透氫性能有很大提高，測(cè)得其改性后對(duì)H2/CO2的分離系數(shù)是改性前的1.82倍；通過(guò)多次涂覆SiO2溶膠可以有效增加篩分層的厚度、提高膜體氣體分離系數(shù)，但過(guò)多的涂覆次數(shù)會(huì)增加篩分膜層的曝裂風(fēng)險(xiǎn)，SiO2溶膠的涂覆