【摘要】：膜分離技術(shù)是一種越來越重要的分離混合氣體的方法。相比于其他方法,膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、操作成本低、具有擴展性等特征。由于SOD(sodalite,羥基方納石)分子篩的孔徑為0.28 nm,SOD分子篩的組成中Si/Al比為1,具有較高的框架密度,并且具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,支撐體SOD膜比無支撐體SOD膜具有更好的熱穩(wěn)定性,分子篩普遍具有耐酸耐堿性。SOD分子篩膜在小氣體分子的分離方面具有良好的研究前景。本論文主要研究了利用不同方法對合成SOD分子篩膜的形貌以及覆蓋度的影響,成功合成出了致密的SOD分子篩膜,并對H2/He,H2/N2的分離性能進行了研究。分別采用兩次原位生長法,浸涂晶種法和加熱預(yù)晶化的方法在α-A12O3載體上生長SOD分子篩膜。對這三種方法合成的膜進行了 XRD,SEM表征,兩次原位生長法在載體上生長了 一層厚度約為20μm的膜,采用浸涂法在載體上先預(yù)涂一層SOD晶種,然后生長膜,當(dāng)擔(dān)載次數(shù)為2次時,不僅在載體表面形成了足夠多的成核中心,而且將載體表面存在的缺陷用晶種堵住,避免對后續(xù)生長造成影響。利用加熱預(yù)晶化的方法在α-Al2O3基底上生長了一層較薄的SOD分子篩膜,預(yù)晶化1.5 h時,在載體上生長了一層致密的膜,膜的厚度為8 μm左右,并且膜的厚度均勻一致。對兩次水熱法制備出的SOD分子篩膜進行了氣體的滲透性能測試。表征兩次水熱法合成的SOD分子篩膜在不同溫度下單組份氣體H2,He,N2的滲透率隨壓強變化情況�？偟膩碚f三種氣體的滲透率均隨溫度的增大而增大,但H2滲透率的變化率比He和N2大得多,在滲透壓差為40kPa,溫度為150℃時,H2/He的理想分離因子為3.178,超過H2/He的努森擴散值(1.414),H2/N2的理想分離因子為5.460,說明制得的膜對于H2/He、H2/N2具有一定的分離效果。
【圖文】：

這些參數(shù)決定了吸附分子與沸石分子篩膜表面之＿問的吸附強度。例如，從表１．１逡逑可以看出在化合物中，ｇｐＪｆＣＯａ在沸石分子篩膜上＆是最強的吸附物質(zhì)，因為他們具逡逑有強的偶極矩和四極矩／圖１．２給出了邋Ｃ0２，（：迅和Ｎ２在高硅Ｓ＆２－１３沸石分子篩膜上逡逑的環(huán)境溫度吸附等溫線。邐＇逡逑表１．１邋－些氣體分子的性^鉘[逡逑分子邐平均自由程－１邋極化率邐極矩邐四極矩逡逑（Ａ）邋＊邐‘邋（Ａ３，邐－：邐（？）：邐（ＤＡ）逡逑邐，邐－邋－邋，．邋一邐＇邐逡逑Ｈ２０邐２邋６５邐１．４５０邐１．８７０邐２．３０逡逑Ｈ２邐２．８９邐０．８０邐０．０００邐０．６６逡逑Ｈｅ邐２．８０邐０．２２７邐０．０００邐－逡逑Ｃ０２邐３．３０邐２．６５０邐０．０００邐４．３０逡逑0２邐３．４７邐１．６００邐０．０００邐０．３９逡逑Ｎ２邐３．６４邐１．７６０邐０．０００邐１．５２逡逑ＣＯ邐±６９ｉ邐：邐１．９５邐０．１１２邐２．５０逡逑ＣＨ４邐３．７６邐２．６００邐０．０００邐０．０２逡逑Ｃ２Ｈ４邐４．邋１６邐４．２６０邐＾邐０．０００邐１．５０逡逑Ｃ２Ｈ６邐４．４４邐＾邐４．４７０邐０．邋０００邐０．６５逡逑．邋ｒ＝邐．．．．逡逑ｎ－邐４．６９邐８．２０邐０．邋０５０邐－逡逑Ｃ４Ｈ１０逡逑ｉ－ＣＵＨｉｏ邐５．２８邐８．２９邐０．１３２邐－逡逑ＳＦｅ邐５．５０邐６．５４邐０．０００邐０．００逡逑￣＃數(shù)據(jù)是根據(jù)氣體在不同溫度下的實驗二維里系數(shù)

分子篩膜的滲透率的影響與壓強無關(guān)，但是溫度對這一過程有影響，激活過程隨著溫度逡逑的增加而增加。另一個重要的影響因素是，當(dāng)分子動力學(xué)直徑顯著大于沸石的孔徑時，逡逑氣體不能通過吸附和擴散進行滲透。圖１．４表示了不同動力學(xué)直徑的氣體分子在ＳＳＺ－１３逡逑膜上的氣體滲透率隨溫度變化的情況。與預(yù)期結(jié)果一致，吸附力強的ｃ0２分子通過高硅逡逑ＳＳＺ－１３膜的的滲透率受到溫度影響很大。ＳＦ６的動力學(xué)直徑遠大于ＳＳＺ－１３的孔徑，ＣＨ４逡逑的動力學(xué)直徑小于ＳＳＺ－１３的孔徑。結(jié)果顯示８？６在ＳＳＺ－１３膜上的滲透率明顯小于ＣＨ４，逡逑這是孔徑因素造成的逡逑２９３Ｋ逡逑滲邋１０：邐３７３邋ｋ逡逑＼＼邋：邐４７３Ｋ逡逑率逡逑�。海哄澹樱鲥义希捱姡樱樱玻保尺姡ǎ茫龋粒�；逡逑Ｓ邐ｐ邋，

本文編號：2631948