高硅鋁比鉀離子篩膜的制備及應(yīng)用性能研究.pdf

1、海水是化學(xué)資源的寶庫(kù)，其中鉀總儲(chǔ)量達(dá)500萬(wàn)億噸，從可持續(xù)資源利用角度來(lái)看，從海水中提取鉀鹽前景遠(yuǎn)大。粒狀離子篩提鉀操作存在不連續(xù)、周期長(zhǎng)及設(shè)備占地面積大等缺點(diǎn)，而鉀離子篩膜適于連續(xù)分離，可以克服以上缺點(diǎn)，因此研制新型鉀離子篩膜對(duì)進(jìn)一步提高海水提鉀技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有重要意義。
　　 首先對(duì)高硅鋁比鉀離子篩的合成條件進(jìn)行考察。以NaAlO2、水玻璃(27.9％SiO2)為原料，KOH為堿源，以四丁基溴化銨、正丁胺、異丙醇、己內(nèi)酰胺

2、為模板劑，分別考察了硅鋁比、堿度、模板劑、晶化溫度和晶化時(shí)間對(duì)鉀離子篩晶相結(jié)構(gòu)、產(chǎn)率和交換容量的影響，優(yōu)化合成條件為：以四丁基溴化銨為模板劑，在摩爾比為6.68K20:19.3Si02:1Al2O3:624H2O配比下，120℃條件下合成12h。合成的鉀離子篩為鉀型鈣十字沸石，其海水中的鉀離子交換容量為56.96mg/g左右，外形為十字交叉放射狀。
　　 在四丁基溴化銨為模板劑，摩爾比為6.68K20:19.3Si02:1Al2

3、O3:624H2O配比下，二次水熱合成鉀離子篩膜，考察了支撐體性能、水熱合成次數(shù)、合成溫度以及焙燒溫度和速率對(duì)合成鉀離子篩膜的影響。鉀離子篩膜的最佳合成條件為：在四丁基溴化銨為模板劑和上述配比條件下，于150℃條件下水熱晶化12h;合成三次和四次時(shí)，SEM表征表明，所獲得的鉀離子篩膜表面連續(xù)致密、完整，膜厚度約為15μm，膜層與膜管結(jié)合比較緊密；單氣體滲透性測(cè)定表明，合成三次和四次所獲得的鉀離子篩膜，單一氣體H2/N2的理想分離因數(shù)可達(dá)

4、到6.13和7.43，大于H2/N2的Knudsen擴(kuò)散比值3.74，說(shuō)明所合成的離子篩膜沒(méi)有缺陷。
　　 通過(guò)鉀離子篩膜的離子交換實(shí)驗(yàn)，測(cè)定出常溫下K+/Ca2+、K+/Mg2+、K+/Na+離子對(duì)的分離因數(shù)分別為：αK+/Ca2+=+∞，αK+/Mg2+=+∞，αK+/Na+=224.78。結(jié)果表明，鉀離子篩膜對(duì)海水中的K+具有很好的選擇分離性能，可以使鈣鎂離子完全不通過(guò)，對(duì)Na+的選擇分離系數(shù)為224.78，相對(duì)于鈣十字沸