BACO0.85BI0.05ZR0.103-陶瓷中空纤维透氧膜的制备与性能研究
发布时间：2020-06-02 12:02
【摘要】：钙钛矿陶瓷中空纤维透氧膜因其对氧气100%的选择性和安装方便等优点而受到广泛关注。然而,陶瓷材料固有的脆性以及常见的钙钛矿材料(如La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ)的透氧量不足等问题限制了此类中空纤维膜的工业化应用。针对这些问题,本文开发了 BaCo0.85Bi0.05Zr0.1O3-δ(BCBZ)钙钛矿材料。利用相转化/烧结技术制备了高度非对称的BCBZ陶瓷中空纤维膜。再以此为基体,以BCBZ钙钛矿粉体作粘结剂对其进行强化集束,探究了该方法对膜的机械强度、透氧量和稳定性的影响。利用溶胶-凝胶法制备了 BaCoo0.85Bi0.05Zr0.1O3-δ(BCBZ)粉体,BCBZ粉体在950℃煅烧形成六方钙钛矿相,当温度提高到1000℃时,可使其转化为立方钙钛矿相。通过相转化/烧结技术制备了 BCBZ中空纤维透氧膜。在950℃,空气流速为 200 cm3(STP)min-1,吹扫气 He 流速为150 cm3(STP)min-1 时,BCBZ 中空纤维膜透氧量最高可达7.3 cm3(STP)cm-2min-1,高于常见钙钛矿材料的透氧量。以不同浓度的CO2作吹扫气,BCBZ中空纤维膜的透氧量随CO2的浓度提高而下降,再重新以纯He作吹扫气,透氧量可以恢复到初始水平。以NMP和乙醇的混合溶液代替去离子水作为芯液,制得仅外表面一层致密层、内表面开孔的高度非对称BCBZ中空纤维膜,透氧量得到明显提高。在950℃,空气流速为100cm3(STP)min-1,吹扫气He流速为80cm3(STP)min-1时,最高透量为7.65 cm3(STP)cm-2min-1,是同样条件下“三明治”结构的透氧量的2倍。再以BCBZ钙钛矿粉体作为粘结剂,将多根膜集成一束,机械强度得以提高,三根膜束的平均机械强度为65.2 MPa,高于单根膜的60.02 MPa。利用铸膜液将高度非对称BCBZ中空纤维膜前驱体的一端密封,高温烧结后进行集束。950℃时,流速为15cm3(STP)min-1的空气作为进料气,在膜内抽真空的条件下,三根膜束的平均透量达到6.67 cm3(STP)cm-2min-1。
【图文】：
逦天津工业大学硕士学位论文逦逡逑夕卜，吹扫气Ｈｅ走膜内，在高温（＞７０（ＴＣ）和氧浓度梯度存在下，氧气从原料气一逡逑侧渗透到吹扫气一侧，造成沿着中空纤维长度的浓度梯度，同时由于炉管内的温逡逑度梯度分布，温度会沿中空纤维从入口到出口发生变化。逡逑为了评价n蛲感形菀韵录偕杞⒘搜跗傅氖Ｐ停海ㄘ┑任虏馘义献鳎闯龊阄虑耐噶靠梢院雎圆患啤Ｒ蛭孀盼露认陆担噶炕嵫杆傧陆担义弦虼烁眉偕枋呛侠淼模唬ǎ玻┰掀蜕钙宓娜鳎唬ǎ常┍砻娼换环从ΤＪ涂斟义衔焕┥⑾凳胙醴盅刮薰兀谡鲋锌障宋ぶ卸际蔷鹊模唬ǎ矗┰谀つ诤湍ゅ义贤獾难沽岛雎圆患疲唬ǎ担├硐肫逍形ｅ义襄五五澹幔椋蝈澹埽义
本文编号：2693125
【图文】：
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