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《二氧化硅膜制備、改性及氣體分離性能的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、摘要C02等酸性氣體的膜分離技術研究已成為倍受世界矚目的關于能源和環(huán)境問題的重大課題之一。二氧化硅膜以其優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，成為近十多年來新型膜分離技術研究和開發(fā)的一個重要方向，其中憎水改性后的二氧化硅氣體分離膜尚屬一嶄新的研究領域。本文正是以此為背景，在溶膠一凝膠法制備二氧化硅膜的反應機理、工藝過程、憎水改性及氣體分離方面進行了研究和探索，為二氧化硅膜的應用打下基礎。本文介紹了溶膠一凝膠技術的基本過程和理論知識，考察了Si02溶膠制備過程中反應物比例及反應條件對溶膠性質的影響，結果表明，在保持其它反應條件不變的情況下，隨著EtOH／TEOS摩爾比的增大，溶膠粘度減小，凝膠時間
2、變長，膠體粒徑有減小的趨勢：H20／TEOS=9．6左右時粘度最大，凝膠時問最短，隨著H20／TEOS摩爾比的增大，膠體粒徑有增大的趨勢；pH<2時，隨著HN03；rEOS摩爾比的增大，溶膠粘度增大，凝膠時l’BJ變短，膠體粒徑變化不明顯；反應溫度的升高及反應時1日j的延長，都會促使溶膠粘度增大，凝膠時間變短，膠體粒徑增大；聚合法制備溶膠的膠體數(shù)均粒徑均有較窄的粒徑分御。低溫陳化可以大大提高溶膠的貯存性，溶膠粘度急劇變化之前粒徑變化不明顯：DMF的加入可以降低溶膠粘度，增加凝膠時間，促使粒徑增大，加入量為30％時可以得到較完整的Si02膜；TG—DSC分析表明Si02溶膠中主要組分的變
3、化范圍在230。C以下，IR分析表明Si02溶膠主要由Si—OSi網(wǎng)絡構成，溶膠體系水解和縮聚反應同時進行。采用MTES對Si02進行憎水改性，實驗結果表明，隨著MTES加入量的增多，溶膠粘度降低，凝膠時間變長，溶膠粒子變大；采用接觸角測量及IR分析對憎水改性膜進行研究，發(fā)現(xiàn)隨著MTES加入比例的增大，接觸角從未改性前的32．760增大到改性后的98．16。，在相對濕度為70％～80％的潮濕空氣中放置90天，膜的憎水性仍能夠保持；考察了焙燒溫度對薄膜憎水性能的影響，發(fā)現(xiàn)MTES／TEOS=0．8時，薄膜的憎水性可以保持到400℃，對非支撐Si02膜的AFM形貌表征表明，制得的非支撐Si
4、02膜表面無相分離，光滑平整。。采用浸漬提拉法制備了憎水性Si02氣體分離膜，進行氣體滲透實驗，在O．1MPa下，循環(huán)焙燒3次后N2的滲透通量為0．44x10～tool·m-2．Pa-I．s～，C02的滲透通量為0．45×10-7m01．m～．Pa-1．S～，H2的滲透通量為1．90x10-7m01．in-2．Pa一·s～。HJN2分離因子為4．32，HJC02的分離因子為4．22，焙燒3次后氣體滲透已經(jīng)有了超越努森擴散機理的趨勢；焙燒3次的膜在潮濕空氣中放置，其滲透通量和分離因子變化不大，說明膜孔結構比較穩(wěn)定，膜具有較好的耐水汽性能。關鍵詞：二氧化硅膜，憎水性，溶膠一凝膠法，氣體分離
5、ⅡStudyonthePreparation，ModificationandGasSeparationPerformanceofSilicaMembranesABSTRACTSeparationandremovalofC02usingmembranetechnologyisoneofthemostimportantsubjectsaboutenergyandenvironment．Duetotheirexcellentadvantagesinthermal，chemicalstability,theresearchanddevelopmentonsilicamembraneshaveb
6、eenanimportantpartofnovelmembraneseparations，andthehydrophobicmodifiedmembraneisanewresearchfield．ThepreparationprocessofsilicamembranesbythesoI—geltechnology,aswellashydrophobicmodificationandgasseparationwereresearchedandexploredinthisstudytoprovidetheapplicationfoundationofsilicamembranes．The
7、basicprocessandtheoreticalknowledgeofthesol-geltechnologywasintroducedinthispaper．TheeffectsoftheratioofthereactantsandreactionconditionsonthepropertiesofSi02solswereinspectedduringthesol-gelprocessing．Theresultsshowedthatwi
