【摘要】：鈣鈦礦陶瓷中空纖維透氧膜因其對氧氣100%的選擇性和安裝方便等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。然而,陶瓷材料固有的脆性以及常見的鈣鈦礦材料(如La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ)的透氧量不足等問題限制了此類中空纖維膜的工業(yè)化應(yīng)用。針對這些問題,本文開發(fā)了 BaCo0.85Bi0.05Zr0.1O3-δ(BCBZ)鈣鈦礦材料。利用相轉(zhuǎn)化/燒結(jié)技術(shù)制備了高度非對稱的BCBZ陶瓷中空纖維膜。再以此為基體,以BCBZ鈣鈦礦粉體作粘結(jié)劑對其進(jìn)行強(qiáng)化集束,探究了該方法對膜的機(jī)械強(qiáng)度、透氧量和穩(wěn)定性的影響。利用溶膠-凝膠法制備了 BaCoo0.85Bi0.05Zr0.1O3-δ(BCBZ)粉體,BCBZ粉體在950℃煅燒形成六方鈣鈦礦相,當(dāng)溫度提高到1000℃時,可使其轉(zhuǎn)化為立方鈣鈦礦相。通過相轉(zhuǎn)化/燒結(jié)技術(shù)制備了 BCBZ中空纖維透氧膜。在950℃,空氣流速為 200 cm3(STP)min-1,吹掃氣 He 流速為150 cm3(STP)min-1 時,BCBZ 中空纖維膜透氧量最高可達(dá)7.3 cm3(STP)cm-2min-1,高于常見鈣鈦礦材料的透氧量。以不同濃度的CO2作吹掃氣,BCBZ中空纖維膜的透氧量隨CO2的濃度提高而下降,再重新以純He作吹掃氣,透氧量可以恢復(fù)到初始水平。以NMP和乙醇的混合溶液代替去離子水作為芯液,制得僅外表面一層致密層、內(nèi)表面開孔的高度非對稱BCBZ中空纖維膜,透氧量得到明顯提高。在950℃,空氣流速為100cm3(STP)min-1,吹掃氣He流速為80cm3(STP)min-1時,最高透量為7.65 cm3(STP)cm-2min-1,是同樣條件下“三明治”結(jié)構(gòu)的透氧量的2倍。再以BCBZ鈣鈦礦粉體作為粘結(jié)劑,將多根膜集成一束,機(jī)械強(qiáng)度得以提高,三根膜束的平均機(jī)械強(qiáng)度為65.2 MPa,高于單根膜的60.02 MPa。利用鑄膜液將高度非對稱BCBZ中空纖維膜前驅(qū)體的一端密封,高溫?zé)Y(jié)后進(jìn)行集束。950℃時,流速為15cm3(STP)min-1的空氣作為進(jìn)料氣,在膜內(nèi)抽真空的條件下,三根膜束的平均透量達(dá)到6.67 cm3(STP)cm-2min-1。
【圖文】：

邐天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑夕卜，吹掃氣Ｈｅ走膜內(nèi)，在高溫（＞７０（ＴＣ）和氧濃度梯度存在下，氧氣從原料氣一逡逑側(cè)滲透到吹掃氣一側(cè)，造成沿著中空纖維長度的濃度梯度，同時由于爐管內(nèi)的溫逡逑度梯度分布，溫度會沿中空纖維從入口到出口發(fā)生變化。逡逑為了評價n蟯感形�，根据翼嶄涃设建立了氧气渗透的数学模型：（丨）等翁斮辶x獻(xiàn)鰨闖齪鬮慮耐噶靠梢院雎圓患啤Ｒ蛭孀盼露認(rèn)陸擔(dān)噶炕嵫桿儐陸擔(dān)義弦虼爍眉偕枋嗆俠淼�；（２）原料气和戻外}宓娜鰨唬ǎ常┍礱娼換環(huán)從ΤＪ涂斟義銜煥┥⑾凳胙醴盅刮薰�，灾q鮒鋅障宋ぶ卸際薔鵲�；（４）哉槫恼娡膜辶x賢獾難沽島雎圓患�；（�(dān)├硐肫逍形�。辶x襄五五澹幔椋蟈澹埽義

本文編號：2693125