金屬鎳中空纖維膜的制備與透氫性能研究.pdf

1、氫氣是重要的石油化工原料，作為清潔能源能有效緩解由于溫室氣體排放造成的環(huán)境污染。傳統(tǒng)金屬鈀及其合金膜在氫氣分離應(yīng)用中存在著成本高、不耐高溫、極易氫脆等缺點(diǎn)，金屬鎳膜克服了傳統(tǒng)鈀膜這些缺點(diǎn)，對(duì)于重整氣分離氫有很大應(yīng)用前景。本文運(yùn)用干濕紡絲法制備了金屬鎳中空纖維膜前驅(qū)體，并探索了紡絲條件對(duì)膜厚度的影響，進(jìn)一步通過(guò)燒結(jié)技術(shù)得到致密的金屬鎳中空纖維膜。結(jié)合機(jī)械強(qiáng)度、XRD、SEM等表征手段對(duì)所得到的金屬鎳中空纖維膜進(jìn)行表征，并對(duì)金屬鎳中空纖維膜

2、進(jìn)行了透氫測(cè)試。
　　首先成功制備了金屬鎳中空纖維膜前驅(qū)體，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在含氫氣混合氣的氣氛下，經(jīng)過(guò)1400℃左右燒結(jié)3小時(shí)，能夠得到所需的致密的金屬鎳中空纖維膜。透氫測(cè)試在溫度高達(dá)1000℃下進(jìn)行，原料氣是含氫的混合氣，氮?dú)庾鳛榇祾邭?。氫氣滲透經(jīng)過(guò)致密金屬鎳中空纖維膜的控速步驟主要是通過(guò)氫原子擴(kuò)散控制。金屬鎳膜的厚度在256μm，在1000℃下氫氣的滲透通量能夠達(dá)到7.66×10-3mol m-2s-1，并且達(dá)到100％的氫氣選

3、擇性。金屬鎳膜在含CO2、CO、水蒸氣的氣氛下表現(xiàn)高的氫氣選擇穩(wěn)定性，顯示其在高溫下烴重整制氫中潛在的應(yīng)用。
　　然后通過(guò)控制芯液流速和空氣距這兩個(gè)紡絲條件制備出了不同厚度的金屬鎳中空纖維膜。實(shí)驗(yàn)表明在紡絲的過(guò)程中留有一定的空氣距有利于形成具有更高機(jī)械強(qiáng)度的中空纖維膜。金屬鎳中空纖維膜的透氫通過(guò)西韋特方程進(jìn)行描述，這表明可以通過(guò)進(jìn)一步減小膜的厚度來(lái)減小擴(kuò)散的阻力來(lái)提高膜的透量。通過(guò)順流模式切換到逆流模式中空纖維膜的透氫速率能提高4