高硅铝比钾离子筛膜的制备及应用性能研究
发布时间：2020-04-18 02:08
【摘要】：海水是化学资源的宝库,其中钾总储量达500万亿吨,从可持续资源利用角度来看,从海水中提取钾盐前景远大。粒状离子筛提钾操作存在不连续、周期长及设备占地面积大等缺点,而钾离子筛膜适于连续分离,可以克服以上缺点,因此研制新型钾离子筛膜对进一步提高海水提钾技术的市场竞争力有重要意义。 首先对高硅铝比钾离子筛的合成条件进行考察。以NaAlO2、水玻璃(27.9%SiO2)为原料,KOH为碱源,以四丁基溴化铵、正丁胺、异丙醇、己内酰胺为模板剂,分别考察了硅铝比、碱度、模板剂、晶化温度和晶化时间对钾离子筛晶相结构、产率和交换容量的影响,优化合成条件为：以四丁基溴化铵为模板剂,在摩尔比为6.68K20:19.3Si02:1Al2O3:624H20配比下,120℃条件下合成12 h。合成的钾离子筛为钾型钙十字沸石,其海水中的钾离子交换容量为56.96mg/g左右,外形为十字交叉放射状。 在四丁基溴化铵为模板剂,摩尔比为6.68K20:19.3Si02:1Al2O3:624H20配比下,二次水热合成钾离子筛膜,考察了支撑体性能、水热合成次数、合成温度以及焙烧温度和速率对合成钾离子筛膜的影响。钾离子筛膜的最佳合成条件为：在四丁基溴化铵为模板剂和上述配比条件下,于150℃条件下水热晶化12h；合成三次和四次时,SEM表征表明,所获得的钾离子筛膜表面连续致密、完整,膜厚度约为15gm,膜层与膜管结合比较紧密；单气体渗透性测定表明,合成三次和四次所获得的钾离子筛膜,单一气体H2/N2的理想分离因数可达到6.13和7.43,大于H2/N2的Knudsen扩散比值3.74,说明所合成的离子筛膜没有缺陷。 通过钾离子筛膜的离子交换实验,测定出常温下K+/Ca2+、K+/Mg2+、K+/Na+离子对的分离因数分别为：αK+/Ca2+=+∞,αK+/Mg2+=+∞,αK+/Na+=224.78。结果表明,钾离子筛膜对海水中的K+具有很好的选择分离性能,可以使钙镁离子完全不通过,对Na+的选择分离系数为224.78,相对于钙十字沸石钾离子筛粉末的选择分离系数95.46,钾离子筛膜的选择性分离系数得到很大提高。 本文的研究成果表明,钾离子筛膜可以很好的使K+与Ca2+、Mg2+、Na+分离,展示出在海水提钾中的良好应用前景。
【图文】：
不满足骨架的高对称性，因此他们通常被认为是“无序”的。如LTA八元环内的Na+偏离中心，它可以与3个骨架氧原子接近(图1一l)，但由于通过八元环的中心存在一个4重轴，Na+可能在4个等效位置。然而，每个八元环内只有一个Na+，因此Na+可能在4个等价位置上跳跃(动态无序)或静止，但占据不同八元环中的不同位置(静态无序)。传统的X射线衍射分析不能区别这两种情况，分析结果将给出每个等价位置上有1/4个Na+离子，即每个位置上Na+的占有率为1/4。关于FAu类型分子筛中阳离子位置的研究很多[21一23]，FAu中的阳离子位置一般都处于立方晶胞的对角线上，用I、I/、11、11‘、11“、111、111/、u等符号表示，如图卜2所示，工位于六方柱笼中心;工/位于(SoD笼)中，距六方柱笼的六元环中心约IA，H、11/位于八面沸石笼中;n/位于B笼内，距八面沸石的六元环中心约IA，m、m/位于八面沸石笼壁附近的位置。m位于b笼上的四元环上，经过一个非常小的非对称扰动，，m上的阳离子很容易移到111/上;u位于b笼中心。
192口6*12)个T原子位置。图l一3中给出了TBU中含有24个AI原子和21个Ai原子的结构示意图。当4个TBU连接起来时，一个含有24个T原子的B笼就会形成(图1一4中虚线表示)，这就意味着一个晶胞可以由8个B笼组成(192=8*24)。在X88分子筛中，存在笼1、笼2和笼3三种类型的笼，它含有 2.6(1.3*2)个笼1、2.7个笼2和2.7个笼3。，，， 靳形成的SOD笼原来的SOD笼图l一3含有24个或21个Al原子的TBUS和处于中心的含有24个T原子的SOD笼.为Al(a)TBU(24AI)(b)TBU(ZIAI)(e)TBU(21AI)[20]Fig.1一 3TBUSeontainingtwentyfourortwentyone A]andSODeageeontaining24Tinthecenter图1一4个TBUs的连接与一个新形成的SOD笼(虚线表示){201Fig.l一 FourTBUSeonneetingwiththeformation andanewSODeage2.3有机胺物种在高硅分子筛和磷酸盐分子筛的合成中，通常要引入有机胺作为结构导向剂和模板剂，对特定孔道和笼结构的生成起着:“、空间填充作用[24]模板剂在骨架中有空间填充的作用，能稳定生成的结构。如在ZSM型分子筛的形成中
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P746.2
本文编号：2631583
【图文】：
不满足骨架的高对称性，因此他们通常被认为是“无序”的。如LTA八元环内的Na+偏离中心，它可以与3个骨架氧原子接近(图1一l)，但由于通过八元环的中心存在一个4重轴，Na+可能在4个等效位置。然而，每个八元环内只有一个Na+，因此Na+可能在4个等价位置上跳跃(动态无序)或静止，但占据不同八元环中的不同位置(静态无序)。传统的X射线衍射分析不能区别这两种情况，分析结果将给出每个等价位置上有1/4个Na+离子，即每个位置上Na+的占有率为1/4。关于FAu类型分子筛中阳离子位置的研究很多[21一23]，FAu中的阳离子位置一般都处于立方晶胞的对角线上，用I、I/、11、11‘、11“、111、111/、u等符号表示，如图卜2所示，工位于六方柱笼中心;工/位于(SoD笼)中，距六方柱笼的六元环中心约IA，H、11/位于八面沸石笼中;n/位于B笼内，距八面沸石的六元环中心约IA，m、m/位于八面沸石笼壁附近的位置。m位于b笼上的四元环上，经过一个非常小的非对称扰动，，m上的阳离子很容易移到111/上;u位于b笼中心。
192口6*12)个T原子位置。图l一3中给出了TBU中含有24个AI原子和21个Ai原子的结构示意图。当4个TBU连接起来时，一个含有24个T原子的B笼就会形成(图1一4中虚线表示)，这就意味着一个晶胞可以由8个B笼组成(192=8*24)。在X88分子筛中，存在笼1、笼2和笼3三种类型的笼，它含有 2.6(1.3*2)个笼1、2.7个笼2和2.7个笼3。，，， 靳形成的SOD笼原来的SOD笼图l一3含有24个或21个Al原子的TBUS和处于中心的含有24个T原子的SOD笼.为Al(a)TBU(24AI)(b)TBU(ZIAI)(e)TBU(21AI)[20]Fig.1一 3TBUSeontainingtwentyfourortwentyone A]andSODeageeontaining24Tinthecenter图1一4个TBUs的连接与一个新形成的SOD笼(虚线表示){201Fig.l一 FourTBUSeonneetingwiththeformation andanewSODeage2.3有机胺物种在高硅分子筛和磷酸盐分子筛的合成中，通常要引入有机胺作为结构导向剂和模板剂，对特定孔道和笼结构的生成起着:“、空间填充作用[24]模板剂在骨架中有空间填充的作用，能稳定生成的结构。如在ZSM型分子筛的形成中
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P746.2
【引证文献】
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1 孙丽慧;钾离子筛膜的制备及应用性能研究[D];中国海洋大学;2012年
本文编号：2631583
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