多孔不锈钢中空纤维膜制备与表征

发布时间：2017-08-17 16:08

  本文关键词：多孔不锈钢中空纤维膜制备与表征

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【摘要】：本文运用改进的相转化-烧结技术成功制备了性能良好的多孔不锈钢中空纤维膜,并探讨了烧结气氛等条件对于不锈钢中空纤维膜性能的影响。我们采用SEM、XRD、TG A以及压汞仪等的测试仪器对中空纤维膜进行了表征。首先,实验成功制备了螺旋状多孔不锈钢中空纤维膜,我们分别采用316L不锈钢粉作为膜材料,NMP作溶剂,PSf为有机粘接剂,运用改进的相转化-烧结技术制备了螺旋状多孔不锈钢中空纤维膜。初步探索烧结工艺对膜性能的影响以优化膜的制备工艺。研究发现,在1050-1100℃无氧环境烧结所制备的不锈钢中空纤维膜,其孔径分布在0.1-3μm,机械强度为290-600MPa,氮气通量为2.23×10-4-2.84×10-5 mol m-2 s-1 Pa-1。将我们所制备的螺旋状多孔不锈钢中空纤维膜进行拉伸或者压缩,我们发现,其伸长率为20%,压缩率为57%。这样良好的压缩和伸长性能,使无机膜在高温应用环境下,不会由于热胀冷缩而破裂。其次,我们深入研究了烧结工艺对不锈钢中空纤维膜微孔结构、机械强度、气体透量、纯水通量等性能的影响,特别是烧结气氛对膜性能的影响。研究发现,含氢烧结对于提高膜性能以及改善膜微孔结构方面有着积极的作用,并且较为合适的烧结气氛为含氢25%的氮氢混合气。同时讨论了在25%含氢混合气烧结所得不锈钢中空纤维膜孔隙率和机械强度等性能随烧结温度和烧结时间的变化关系,综合实验结果得出,较为合适的烧结温度为1050-1100℃,最佳烧结时间为2h。最终得到的多孔不锈钢中空纤维膜孔隙率高、机械强度大,可作为多孔支撑层使用,进一步应用于气体分离等膜技术领域。
【关键词】：多孔膜 不锈钢 中空纤维 相转化 烧结气氛
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 绪论9-11
• 第一章 文献综述11-23
• 1.1 无机膜概述11-17
• 1.1.1 无机膜的定义及分类11-14
• 1.1.2 无机膜的发展历程14-15
• 1.1.3 无机膜的制备15-16
• 1.1.4 无机膜的应用16-17
• 1.2 多孔不锈钢膜17-21
• 1.2.1 不锈钢的定义及分类17-18
• 1.2.2 不锈钢膜的发展历程18-19
• 1.2.3 多孔不锈钢中空纤维膜的制备19-20
• 1.2.4 多孔不锈钢中空纤维膜的应用20-21
• 1.3 无机中空纤维膜存在的主要问题21-22
• 1.4 本论文研究内容和思路22-23
• 第二章 螺旋状多孔不锈钢中纤维膜的制备和表征23-39
• 2.1 前言23-24
• 2.2 实验部分24-27
• 2.2.1 实验试剂及设备24-25
• 2.2.2 螺旋状多孔不锈钢中空纤维膜的制备25-27
• 2.3 性能测试27-29
• 2.3.1 微观形貌测试27
• 2.3.2 孔隙率测定27
• 2.3.3 机械强度测定27-28
• 2.3.4 孔径分布测试28
• 2.3.5 透量的测试28-29
• 2.3.6 XRD测试29
• 2.3.7 热重分析29
• 2.4 结果与讨论29-38
• 2.4.1 螺旋状不锈钢中空纤维膜形貌分析29-31
• 2.4.2 不锈钢中空纤维膜前驱体热重分析31-32
• 2.4.3 不锈钢粉体及中空纤维膜XRD分析32-33
• 2.4.4 烧结温度对不锈钢中空纤维膜微观形貌影响33-35
• 2.4.5 烧结温度对不锈钢中空纤维膜孔径分布影响35-36
• 2.4.6 烧结温度对不锈钢中空纤维膜孔隙率及机械强度影响36-37
• 2.4.7 烧结温度对不锈钢中空纤维膜氮气透量影响37-38
• 2.5 小结38-39
• 第三章 烧结气氛对不锈钢中空纤维膜性能的影响39-51
• 3.1 前言39
• 3.2 实验部分39-40
• 3.2.1 不锈钢中空纤维膜前驱体的制备39
• 3.2.2 不锈钢中空纤维膜前驱体的烧结39-40
• 3.2.3 不锈钢中空纤维膜性能测试40
• 3.3 结果和讨论40-48
• 3.3.1 烧结气氛对膜性能的影响40-46
• 3.3.2 烧结温度对膜性能的影响46-48
• 3.3.3 烧结时间对膜性能的影响48
• 3.4 小结48-51
• 第四章 结论与展望51-53
• 4.1 结论51
• 4.2 展望51-53
• 参考文献53-57
• 发表论文和参加科研情况说明57-59
• 致谢59

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本文编号：689884