高渗透性YSZ中空纤维陶瓷微滤膜的制备

采用相转化和高温烧结相结合的方法,并在纺丝过程分别以水和乙醇作为芯液和外凝固浴制备了多孔氧化钇稳定氧化锆（YSZ）中空纤维陶瓷膜,对制备的中空纤维膜微观结构、孔径分布和孔隙率、纯水通量和氮气渗透性等进行了表征。结果表明：制备的YSZ中空纤维膜为多孔非对称结构,由外部薄的海绵状多孔皮层和内部大的指孔层构成。在1350℃保温4h烧成制备的YSZ中空纤维膜表现出高渗透性,在0.10MPa压差下的纯水和氮气渗透性分别达到43.0m^3/（m^2·h.MPa）和8345.7m^3/（m^2·h·MPa）。     

新型中空纤维陶瓷膜的制备方法

新型中空纤维陶瓷膜由于具有装填密度大、单位体积膜有效分离面积大、膜壁薄、渗透通量高和节省原料、易于实现分离设备小型化等独特优点而受到广泛关注,在用于多孔和致密陶瓷分离膜、固体氧化物燃料电池、微通道反应器、催化剂载体等方面都有着潜在的应用前景。本文在概括中空纤维陶瓷膜特点的基础上,综述了中空纤维陶瓷膜的制备方法及研究进展,着重分析比较了不同制备方法的优缺点。将相转化法应用于中空纤维陶瓷膜的制备,可实现通过一步成型制造具有自支撑非对称结构的复合陶瓷膜,有利于提高膜的渗透通量,简化膜制备工艺和显著降低制造成本。     

相转化法制备氧化钇稳定氧化锆中空纤维陶瓷膜

采用相转化和烧结相结合的方法制备了氧化钇稳定氧化锆(YSZ)中空纤维陶瓷膜，研究了铸膜液中YSZ粉末含量和烧结温度对中空纤维陶瓷膜的微观结构和性能的影响。结果表明，YSZ中空纤维陶瓷膜的不对称结构包含指状结构和海绵状结构，YSZ含量会影响两种结构的比例，烧结则会引起微观结构的致密化。在铸膜液配比为m(YSZ):m(PSF):m(NMP)=5.0:1:4，烧结温度为1200 ℃的条件下制备出性能良好的中空纤维陶瓷膜，其纯水通量为2.33 m3/(m2·h·MPa)，抗弯强度为134.5 MPa。     

中空纤维陶瓷膜的研制现状与应用前景

相转化法制备中空纤维陶瓷膜是新近发展起来的一种陶瓷膜制造新工艺,它兼有了有机膜和无机膜制备方法的优点.中空纤维陶瓷膜具有比传统陶瓷膜比表面积大、自支撑体成膜、工艺简单和成本低等独特优势,因而在很多领域具有广泛的应用潜力和竞争力.本文主要介绍了利用高分子辅助方法制备如Al2O3、YSZ等中空纤维陶瓷膜的制备原理,研究进展及其在分离膜、质子导电膜、透氧膜和燃料电池等方面的应用现状.     

多孔堇青石中空纤维陶瓷膜的制备与表征

采用相转化和烧结法,通过一步成型制备了新颖的堇青石中空纤维陶瓷膜,并对制备的中空纤维膜微观结构、孔隙率和孔径分布、抗弯强度、纯净水通量和氮气渗透性等结构与性能进行了表征。结果表明:堇青石中空纤维膜为多孔非对称结构,由内部大孔层和外部海绵状多孔层组成。在1360℃保温2h制备的堇青石中空纤维膜孔隙率为39.2%,抗弯强度为76.5MPa。0.10MPa压差下的纯净水和氮气渗透性分别达到61.34m3/(m2·h·MPa)和7824m3/(m2·h·MPa)。实验证明,采用较大粒径的廉价工业级粉体为原料,可制备非对称的中空纤维陶瓷微滤膜。     

中空纤维陶瓷膜的研究进展

由陶瓷材料制备的无机膜具有良好的耐溶剂腐蚀性以及稳定性,在苛刻条件下能够表现出明显优于有机聚合物膜的性能。对陶瓷中空纤维膜的制备方法和制备过程中的相形成机理进行了讨论;从膜材料角度对其分类介绍;此外,介绍了陶瓷膜的煅烧工艺、表面改性及其应用等。     

多孔陶瓷膜的制备、应用和发展前景

本文概述了用于制备从大孔支撑体到微孔或致密膜片等各种构造的陶瓷膜的传统方法,如挤出法、浸渍法和溶胶-凝胶法,分析了其它薄膜制备技术,如用于制备致密或微孔薄膜的化学气相沉积法,制备沸石膜的水热法等,提出中空纤维作为陶瓷膜的新构造.     

钛中空纤维膜的制备及表征

以钛粉(Ti)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、钯(Pd)、聚砜(PS)为铸膜液原料,采用相转化法初次制备出钛中空纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)对膜前驱体和产物表面形貌进行表征分析.结果表明:随着PS含量的增大,铸膜液的黏度逐渐增大,纺丝实验应控制NMP/PS比例不小于5:1;NMP/PS比例为6:1时,铸膜液前驱体...     

非对称LSCF中空纤维透氧膜的制备及性能

采用溶胶–凝胶法制备了具有钙钛矿型结构的La0.6Sr0.4Co1–yFeyO3–δ(LSCF,y=0.2,0.5或0.8)氧化物,然后以相转化烧结技术制备了LSCF中空纤维透氧膜,考察了凝固浴与Co/Fe摩尔比对LSCF中空纤维膜微结构及透氧性能的影响.使用70％(质量分数)NMP与30％乙醇的混合液作为内凝固浴,去...     

聚氯乙烯中空纤维多孔膜研究进展

介绍了聚氯乙烯(PVC)膜材料的特点及其中空纤维膜的3种主要制备方法,即溶液相转化法、双螺杆挤出纺丝-拉伸法和同质增强法。分别阐述了PVC中空纤维膜3种制备方法的技术路线和致孔机理,并回顾了其研究进展,展望了PVC中空纤维膜的发展及应用前景。     

三维有序大孔氧化钇稳定氧化锆的制备与表征

以聚苯乙烯(polystyrene, PS)胶体晶体为模板,采用柠檬酸凝胶方法制备氧化钇稳定氧化锆(yttria stabilized zirconia, YSZ)前驱体溶胶,采用浸渍-提拉方法向PS模板的空隙中填充YSZ溶胶,煅烧去除模板后成功地制备了三维有序大孔YSZ材料.研究前驱体溶胶不同浓度、浸渍次数以及煅烧条件等因素对大孔YSZ结构的影响.用扫描电子显微镜对YSZ的微观结构进行表征.结果表明:前驱体溶胶的浓度在0.3～0.4 mol/L的范围内,浸渍次数为1次或2次,煅烧温度为600℃时可以得到高度有序的大孔YSZ.     

亚微米晶粒氧化钇稳定氧化锆电解质的稳定性

氧化钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia,YSZ)是目前使用最多的电解质材料,YSZ结构和性能的长期稳定对固体氧化物燃料电池(solid oxide full cell,SOFC)系统的可靠性至关重要。重点研究了具有亚微米结构的YSZ在850℃环境中的长期老化性能,结果发现:在850℃空气气氛中老化处理300h后,YSZ中小于1μm的部分晶粒出现了继续生长的现象,使得小于1μm晶粒比例下降10%～20%;当这部分晶粒长大到1～2μm,呈现稳定状态,即没有出现晶粒的过分长大;老化600h和1000h后,小晶粒(小于1μm)所占比例几乎不变。伴随着晶粒尺寸分布变化,YSZ电解质的电导率也比老化处理初期(300h)有所降低;当老化处理600h后,电导率下降趋势变缓;老化处理1000h后,电导率基本稳定,且1000℃电导率仍然保持在0.15S/cm以上。电导率下降主要是由YSZ晶粒部分长大引起的。具有上述性能的YSZ用作SOFC电解质可以满足长期使用的要求。     

利用中空纤维膜无泡供氧

采用中空纤维膜无泡供氧可以极大的提高氧的传递效率,是一种极具发展潜力的新技术。作者初步研究了水力条件,气体压力等对中空纤维膜充氧能力的影响并将其与普通曝气头充氧进行了对比实验。     

部分稳定氧化锆陶瓷的凝胶注模成型工艺

用流变学的方法研究了不同条件,如:固相含量、分散剂加入量、烧结助剂、增塑剂等对碱性部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia,PSZ)悬浮体的流变性的影响.结果表明:分散剂含量对悬浮液的流变性能有明显影响,当PSZ固相体积含量为55%时,分散剂加入量(占固相含量的质量分数)应为0.4%.当固相体积含量为50%～56%时,氧化锆碱性料浆呈现剪切变稀行为,具有较低的黏度(在剪切速率为10 s-1时,低于50mPa·s).氧化锆陶瓷碱性料浆(pH>7)在低的剪切速率(<100s-1)时,表现为剪切变稀.凝胶注模法生产的PSZ陶瓷坯体的内部结构是均匀的.     

部分稳定氧化锆陶瓷的力学及介电性能

以热压烧结法制备摩尔分数为3%的氧化钇部分稳定氧化锫(yttria partially stabilized zirconia,Y-PSZ)陶瓷,研究了不同烧结温度和保温时间对材料力学和介电性能的影响.对Y-PSZ陶瓷与电磁波作用机理作了初步探讨.结果表明:随烧结温度升高,材料抗弯强度和断裂韧性先增大后减小,其最大值分别为648.8 MPa和5.8 MPa-m1/2.材料力学性能的变化是材料相对密度、晶界相含量及晶粒大小等因素共同作用的结果.适当延长保温时间能够减少晶界玻璃相、提高材料强度.Y-PSZ陶瓷对于8.2～12.4 GHz频率范围的电磁波无明显损耗,但在个别频率点出现干涉损耗峰.在外电场作用下,氧空位在其平衡位置震动,在8.2～12.4GHz频率范围,Y-PSZ陶瓷中无离子松弛损耗.     

MATHEMATICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF AIR SEPARATION BY HOLLOW FIBER MEMBRANES

Approximate solutions for gas separation by hollow fiber membranes have been developedby several investigators.However,there are few reports of experimental verification of the models forhigh stage cut separations.In this work,an approximate mathematical model was developed and wasexperimentally verified for high stage cut air separation.Both countercurrent and cocurrent now pat-terns were used.In addition,the applicability of feed-inside mode for low stage cut air separation byhollow fiber membrane was examined.It was found that feed-inside mods was more advantageousthan feed-outside mode when used for the generation of oxygen-enriched air.     

GAS ABSORPTION IN A HOLLOW FIBER DEVICE

The absorption of S0² and NH³ from air and air/CO ² streams was studied for the first time in a certain novel hollow fiber mass transfer device, for various inlet gas compositions, liquid compositions, gas flow rates, and liquid flow rates. The gas and liquid flows were countercurrent. Analyses of the amounts of S0²and NH³ absorbed demonstrate that the hollow fiber unit has a relatively small membrane resistance and is an effective gas scrubbing device. Additionally, it offers a large interfacial area per unit volume, and avoids flooding problems entirely     

GAS ABSORPTION IN A HOLLOW FIBER DEVICE

The absorption of S0² and NH³ from air and air/CO ² streams was studied for the first time in a certain novel hollow fiber mass transfer device, for various inlet gas compositions, liquid compositions, gas flow rates, and liquid flow rates. The gas and liquid flows were countercurrent. Analyses of the amounts of S0²and NH³ absorbed demonstrate that the hollow fiber unit has a relatively small membrane resistance and is an effective gas scrubbing device. Additionally, it offers a large interfacial area per unit volume, and avoids flooding problems entirely     

中空纤维膜组件反冲操作的渗透特性

研究了中空纤维膜组件在反冲操作时膜管内压降规律,考察了膜渗透系数、膜长度及膜内径对膜内压力分布及透量因子的影响。确定了在一定长度的膜组件中存在着膜的最佳直径,在最佳直径下,膜组件的渗透流量最大。