電解質(zhì)-熔鹽復(fù)合中空纖維膜的制備與性能研究.pdf

1、山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文電解質(zhì)電解質(zhì)熔鹽復(fù)合中空纖維膜的制備與性熔鹽復(fù)合中空纖維膜的制備與性能研究能研究PreparationacterizationofCeramiccarbonateDualPhaseHollowFiberMembranes研究生：佐蒙佐蒙指導(dǎo)教師：譚小耀譚小耀申請學(xué)位門類級別：工學(xué)碩士工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：應(yīng)用化學(xué)應(yīng)用化學(xué)研究方向：無機膜無機膜論文完成日期：20142014年4月2020日分類號：O69密級：單位代

2、碼：10433學(xué)號：Y1105158山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要I摘要本論文采用相轉(zhuǎn)化法制備了氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）中空纖維電解質(zhì)膜，系統(tǒng)研究了聚合物種類與濃度、芯液組成、外凝膠液組成等因素對中空纖維膜結(jié)構(gòu)與性能的影響；制備了YSZ電解質(zhì)熔鹽雙相復(fù)合中空纖維膜，考察了雙相中空纖維對膜的結(jié)構(gòu)及其高溫條件下的CO2分離性能。以聚醚砜為聚合物粘結(jié)劑、NMP為溶劑、NMP水乙醇混合液為芯液，利用相轉(zhuǎn)化法制備了YSZ中空纖維膜陶瓷膜，考察鑄膜

3、液中聚合物濃度和芯液組成對中空纖維膜性能的影響。結(jié)果表明，隨著鑄膜液中聚砜含量增加，YSZ中空纖維膜的機械強度增大，孔隙率及水通量減小，氣密性增強。當(dāng)聚砜含量達(dá)到75%時，中空纖維膜的機械強度達(dá)到最大45.8MPa，這時膜的孔隙率約48%，水通量為75m3(m2?h)。保持芯液中NMP含量不變而增加水含量或減少乙醇含量，YSZ中空纖維膜的海綿孔層增厚，指狀孔數(shù)目減少，內(nèi)外表面孔徑逐漸減少，而膜的機械強度增大，孔隙率及水通量減小，氣密性增

4、強。當(dāng)芯液中含有30%水時，膜的機械強度達(dá)到76.34MPa，這時膜的孔隙率為58.3%，水通量為62.04m3(m2?h)。利用改進(jìn)相轉(zhuǎn)化法制備了具有不同微觀結(jié)構(gòu)及性能的YSZ中空纖維電解質(zhì)膜，考察了芯液流量、外凝膠液組成等對膜性能的影響。結(jié)果表明，芯液流速為16mLmin時比較合理。當(dāng)外凝膠液組成為NMP和水的混合物，外表面結(jié)構(gòu)相似，沒有明顯變化，膜的孔隙率在40%~60%之間。作為外凝膠液的低含量乙醇和水，對中空纖維膜外表面影響均

5、不大。當(dāng)外凝膠液為PESf和NMP時，YSZ中空纖維膜的外表面有了明顯變化。外表面呈現(xiàn)排列規(guī)則的大孔，孔隙率在60%以上。以多孔YSZ中空纖維膜為基底，熔融碳酸鹽為浸漬液，利用浸漬方法制備了YSZ熔鹽復(fù)合雙相中空纖維膜，組裝了高溫CO2中空纖維膜分離器，測定了雙相膜不同溫度下的CO2分離性能。結(jié)果表明，浸漬碳酸鹽后，雙相膜的表面有了明顯變化，反應(yīng)后碳酸鹽分布更加均勻。950oC時CO2的滲透率達(dá)到了0.22mL?cm2?min1，是55