混合导体透氧膜的制备及其应用

介绍了混合导体透氧膜在天然气增值转化中的重大应用,综述了近年来我国在混合导体透氧膜材料的开发及其在甲烷部分氧化制合成气反应过程中的应用。     

混合导体透氧膜反应器中焦炉煤气重整制合成气的实验研究

研究了以焦炉煤气为原料在BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(BCFNO)透氧膜反应器中制合成气。实验结果表明,BCFNO膜反应器的自催化性能差。加入催化剂后,膜反应器的重整性能得到明显提高,在875℃,焦炉煤气中甲烷转化率为87.0%,产物中氢气和一氧化碳选择性分别为78.3%、105.6%,透氧量达到15.8ml/(cm2.min)。焦炉煤气中的甲烷在膜反应器中反应路径为首先焦炉煤气中的氢气与膜片透过去的氧反应生成水,然后甲烷再与水重整生成氢气和一氧化碳。实验过程中,透氧膜没有出现破裂,BCFNO透氧膜反应器在富氢的焦炉煤气下显示出很好的稳定性。     

氧离子-电子混合导体透氧膜的发展及应用

氧离子-电子混合导体分为单相和双相混合导体两类。本文详细综述了单、双相混合导体透氧膜的研究进展及其在甲烷部分氧化制合成气、固体氧化燃料电池和CO2高温分解膜反应器中的应用,并阐述了其氧传输机理,对此类材料的发展前景和方向进行了展望。     

钙钛矿型氧化物混合导体透氧膜材料的选择

在总结文献和实验数据的基础上提出了选择高性能钙钛矿型氧化物混合导体透氧膜材料的策略,应用此策略对几种钙钛矿型透氧膜材料的性能作了合理的解释,并在此基础上开发了具有高透氧量的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ材料和具有长期稳定性的BaCo0.4Fe0.4Zr0.2O3-δ材料。     

铋基混合导体透氧陶瓷膜的研究进展

近十几年来,混合导体透氧致密膜日益受到人们重视,本文主要对饿基混合导体膜的研究进展进行了全面的概述,着重介绍了我组近年来在此领域的研究进展,同时对其所可能存在的问题进行了分析并提出了展望。     

系统选择钙钛矿型透氧膜材料

提出了一套系统选择具有高选氧能力、结构稳定性及热化学稳定性的钙钛矿型混合氧离子电子导体透氧膜材料的策略,在此策略指导下开发出了若干新的导体膜材料,采用了标准陶瓷法、络合法等对材料进行了合成,采用色谱法及X射线粉末衍射法分别对其透氧性能与稳定性进行了测定与表征,并将其与几种典型透氧膜材料进行了比较。结果表明此系列材料确实具有预期的透氧性能与结构和热化学稳定性。典型材料,Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ导体膜在850℃下透氧量达1.16mL[STP],cm^-2.min^-1,并在长达1000多小时的测定中保持稳定的透氧能力。     

几种混合导体陶瓷膜反应器的比较研究

用湿化学方法合成了SrCo_0.5FeO_3.25（SC5FO）,La_0.15Sr_0.85Ga_0.3Fe_0.7O3-δ（LSGFO）和Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O3-δ（BSCFO）三种透氧膜材料.采用H₂-TPR、XRD和透氧测定,并结合膜反应等方法对它们的性质进行了比较研究.LSGFO与BSCFO具有较高的相结构稳定性,而SC5FO较差.LSGFO具有很高的抗还原能力,而BSCFO较差,但它具有优异的相结构可逆性.在air/He氧浓差梯度下,LSGFO和SC5FO导体膜的透氧量较低;BSCFO具有很高的氧渗透能力,850℃下,透氧量高达1.16[STP]mL/cm²·min.SC5FO膜反应器在POM反应开始不久,因为反应端膜表面的材料组成被反应气还原而出现严重的漏气现象,并最终导致实验失败.BSCFO与LSGFO膜反应器成功地应用到POM反应中,进行了长时间的稳定操作,稳态下透氧量分别高达11.5[STP]mL/cm²·min（875℃）与4.0[STP]mL/cm²·min（950℃）.     

低温稳定混合导体透氧膜研究取得新进展

据报道,近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室无机膜与催化新材料研究组（504组）杨维慎研究员与朱雪峰副研究员在低温稳定混合导体透氧膜方面的研究工作取得新进展。     

焦炉煤气部分氧化重整制氢用透氧膜材料的研究

为了研究混合导体透氧膜材料用于焦炉煤气(COG)部分氧化重整制氢的可行性,本文通过XRD研究了BaCo_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ)(BCFN)和Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(BSCF)材料在高温H_2、CO_2气氛条件下相成分的变化;通过TG研究材料在不同气氛和温度条件下的重量变化;通过四电极法对透氧膜材料总电导率随温度的变化规律进行了研究;同时研究了透氧膜材料在焦炉煤气部分氧化重整条件下的透氧量。研究结果表明, BCFN比BSCF在H_2和CO_2气氛下具有更好的高温化学稳定性。BCFN中加入YSZ后,制备出了两相混合导体材料,可显著提高BCFN的高温化学稳定性能和力学性能,但YSZ的加入量>5%时,材料的电导率会明显下降,将会降低材料的透氧性能。     

双相混合导体膜氧渗透性能改善的研究进展

双相混合导体膜在高温下能够同时传导氧离子和电子, 具有稳定性好、膨胀系数低、机械强度高和成分可调等优点, 可以作为反应器应用于甲烷部分氧化制合成气(POM)。但双相混合导体膜的透氧率较低, 成为亟待解决的问题。本文从透氧机理入手详细阐述了氧渗透过程的影响因素。在此基础上综述了目前提高双相混合导体膜透氧率的措施, 包括了采用混合导体作为电子导电相、降低电子导电相形成连续渗流网络的体积比阀值和减小双相晶粒尺寸, 以及宏观上制备出不对称膜、管状膜和中空纤维膜进一步降低膜厚、增大表面积以提高透氧率。最后指出双相混合导体膜在未来需要重点解决的一些问题。     

担载型中空纤维混合导体氧渗透膜的制备与性能研究

采用干湿法纺丝技术制备Sr_0.7Ba_0.3Fe_0.9Mo_0.1O_3-δ(SBFM)中空纤维支撑体, 以Nb₂O₅掺杂的SrCo_0.8Fe_0.2O_3-δ (SCFNb)为膜材料, 采用旋转喷涂结合共烧结技术制备出担载型SCFNb/SBFM中空纤维氧渗透膜。借助于XRD、SEM、热膨胀分析、透氧及膜反应性能测试等手段, 分别对样品的晶相结构、膜微观结构、支撑体与膜层的烧结行为、膜的氧渗透通量及膜反应性能进行了研究。结果表明, 膜层与支撑体的晶相结构仍保持钙钛矿主体相。支撑体具有单一海绵孔/指状孔结构, 膜厚为5 μm且致密无缺陷, 膜层与支撑体结合良好。在900℃时, 氧渗透通量达到0.74 mL/(cm²·min)。850℃下甲烷部分氧化膜反应稳定操作超过200 h, 稳态下氧渗透通量为4.5 mL/(cm²·min)。研究表明, 担载型SCFNb/SBFM中空纤维氧渗透膜具有较高的氧渗透通量, 同时具有良好的膜反应稳定性。     

BCFNO透氧膜反应器所用催化材料的选择分析

透氧膜反应器稳定性除受膜材料本身性能和膜反应器所处气氛影响外,重整过程所用催化剂与膜材料的反应问题同样值得关注。以透氧膜反应器焦炉煤气甲烷部分氧化重整用BCFNO膜材料为研究对象,分别通过SEM和XRD分析Al2O3、MgO、YSZ、β分子筛、TiO2等催化载体材料与BCFNO透氧膜材料的长时间反应情况,目的是为BCFNO透氧膜反应器所用催化剂材料选择提供依据。实验结果表明β分子筛、Al2O3和TiO2容易与BCFNO透氧膜材料反应形成新的相。MgO也与BCFNO反应,但反应较小,YSZ不与BCFNO发生反应。     

渗透汽化膜分离技术的进展及在石油化工中的应用

综述了渗透汽化过程的新进展，并着重介绍了它在石化中的四方面应用，即（１）有机溶剂及混合溶剂的脱水；（２）废水处理及溶剂回收；（３）有机混合物的分离；（４）吕溶剂的脱水。     

钙钛矿型致密透氧膜的制备与表征

较全面地介绍了混合导电性钙钛矿型致密膜的透氧机理，制备工艺及透氧性能表征的方法等，同时，对这类材料的应用前景作了展望。     

系统选择钙钛矿型透氧膜材料

提出了一套系统选择具有高透氧能力、结构稳定性及热化学稳定性的钙钛矿型混合氧离子电子导体透氧膜材料的策略,在此策略指导下开发出了若干新的导体膜材料．采用了标准陶瓷法、络合法等对材料进行了合成,采用色谱法及Ｘ射线粉末衍射法分别对其透氧性能与稳定性进行了测定与表征,并将其与几种典型透氧膜材料进行了比较．结果表明此系列新材料确实具有预期的透氧性能与结构和热化学稳定性．典型材料,Ｂａ０．5Ｓｒ０．５Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３－δ导体膜在８５０℃下透氧量达１．１６ｍＬ［ＳＴＰ］·ｃｍ－２·ｍｉｎ－１,并在长达１０００多小时的测定中保持稳定的透氧能力．     

纳滤膜技术在螺旋霉素生产中应用初探

采用不同性能的聚酰胺类纳滤（ＮＦ膜）,对药厂生产的螺旋霉素（ＳＰＭ）发酵液进行了分离操作条件和浓缩效果的研究。膜的渗透通量,随进料流量和操作压力的提高而上升,并且随浓缩操作时间的增加和料液浓度的上升而下降,ＮＦ膜浓缩过程的初始渗透通量达２５Ｌ／（ｍ＾２·ｈ）,渗透液的ＳＰＭ效价始终为零,ＳＰＭ发酵液浓缩近一倍。改善操作条件,强化ＳＰＭ发酵液的预处理,可减轻膜表面污染程度,提高ＮＦ膜过程的分离浓缩效     

固定化脂肪酶聚合物膜的改性及脂肪酶膜反应器的应用

综述了在聚合物膜上固定化脂肪酶的方法及脂肪酶膜反应器的应用,重点讨论了纤维素膜,聚丙烯腈膜和砜膜表面的化学改性途径及其与脂肪酶的偶联方法。