T型分子篩膜的制備及其CO2分離的研究.pdf

1、全球溫室氣體CO2的排放量與日俱增，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。如何高效廉價(jià)方便地捕獲分離CO2成為關(guān)鍵。分子篩膜分離技術(shù)作為一種新型的膜分離技術(shù)，具有高效節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在氣/液體分離與純化等領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景。硅鋁比為3～4的T型分子篩膜，因其具有獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)、親水性和耐酸性能，顯示出優(yōu)異的CO2分離選擇性和滲透性能。
　　 本文主要研究了在溶膠合成液的體系中，采用兩步變溫合成法制備了T型分子篩膜，系統(tǒng)考察了變溫合成兩個(gè)階段

2、的溫度和時(shí)間等因素對(duì)合成膜的晶化過(guò)程以及CO2分離性能的影響;在清液體系中，通過(guò)控制合成溶膠配比與調(diào)控合成條件制備出性能較好的T型分子篩膜，系統(tǒng)研究測(cè)試條件對(duì)CO2滲透性能的影響及其滲透規(guī)律。本研究?jī)?nèi)容分為以下兩個(gè)部分：⑴在溶膠體系中采用兩步變溫水熱合成法制備T型分子篩膜，系統(tǒng)考察了合成溫度和晶化時(shí)間等變化因素對(duì)合成膜的晶化成膜、形貌以及CO2分離性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，兩步變溫合成法中低溫有利于晶化成核，高溫則促進(jìn)晶體生長(zhǎng)，通過(guò)兩步變溫

3、合成法可有效控制膜生長(zhǎng)過(guò)程和晶體結(jié)構(gòu)從而獲得高性能T型分子篩膜。在優(yōu)化條件下合成的T型分子篩膜，35℃時(shí)在CO2/CH4(50/50 vol％)混合氣體體系中，CO2的滲透率達(dá)6.2×10-8 mol.m-2.s-1.Pa-1，分離系數(shù)為80;在CO2/N2(50/50 vol％)體系中，CO2的滲透率達(dá)5.9×10-8 mol.m-2.s-1.pa-1，分離系數(shù)為43。⑵在清液體系中水熱合成出純相的T型分子篩膜，研究發(fā)現(xiàn)滲透過(guò)程中膜兩

4、側(cè)壓差、混合氣組分濃度、測(cè)試溫度以及吹掃氣流量等測(cè)試條件對(duì)膜滲透性能有著不同程度的影響。結(jié)果表明:測(cè)試溫度為35℃，壓差為0.10 MPa，混合原料氣中CO2濃度為10 vol％，吹掃氣流量為400 ml/min時(shí)，合成的膜具有最優(yōu)CO2分離性能。該膜在CO2/CH4混合氣體中，CO2的滲透率為7.5×10-8mol.m-2.s-1.pa-1，分離系數(shù)為48;在CO2/N2混合體系中，CO2的滲透率高達(dá)7.8×10-8mol.m-2.s