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《試析二氧化硅膜的制備、改性及氣體分離性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、西安工程大學(xué)碩士學(xué)位論文二氧化硅膜的制備、改性及氣體分離性能研究姓名：劉羽申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：環(huán)境工程指導(dǎo)教師：張建民20070310摘要C02等酸性氣體的膜分離技術(shù)研究已成為倍受世界矚目的關(guān)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(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，成為近十多年來新型膜分離技術(shù)研究和開發(fā)的一個(gè)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(lǐng)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(yīng)機(jī)理、工藝過程、憎水改性及氣體分離方面進(jìn)行了研究和探索，為二氧化硅膜的應(yīng)用打下基
2、礎(chǔ)。本文介紹了溶膠一凝膠技術(shù)的基本過程和理論知識(shí)，考察了Si02溶膠制備過程中反應(yīng)物比例及反應(yīng)條件對(duì)溶膠性質(zhì)的影響，結(jié)果表明，在保持其它反應(yīng)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(shí)間變長(zhǎng)，膠體粒徑有減小的趨勢(shì)：H20／TEOS=9．6左右時(shí)粘度最大，凝膠時(shí)問最短，隨著H20／TEOS摩爾比的增大，膠體粒徑有增大的趨勢(shì)；pH<2時(shí)，隨著HN03；rEOS摩爾比的增大，溶膠粘度增大，凝膠時(shí)l’BJ變短，膠體粒徑變化不明顯；反應(yīng)溫度的升高及反應(yīng)時(shí)1日j的延長(zhǎng)，都會(huì)促使溶膠粘度增大，
3、凝膠時(shí)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(shí)間，促使粒徑增大，加入量為30％時(shí)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化范圍在230。C以下，IR分析表明Si02溶膠主要由Si—OSi網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，溶膠體系水解和縮聚反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。采用MTES對(duì)Si02進(jìn)行憎水改性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著MTES加入量的增多，溶膠粘度降低，凝膠時(shí)間變長(zhǎng)，溶膠粒子
4、變大；采用接觸角測(cè)量及IR分析對(duì)憎水改性膜進(jìn)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(duì)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(duì)薄膜憎水性能的影響，發(fā)現(xiàn)MTES／TEOS=0．8時(shí)，薄膜的憎水性可以保持到400℃，對(duì)非支撐Si02膜的AFM形貌表征表明，制得的非支撐Si02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(jìn)行氣體滲透實(shí)驗(yàn)，在O．1MPa下，循環(huán)焙燒3次后N2的滲透通量
5、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(kuò)散機(jī)理的趨勢(shì)；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(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，膜具有較好的耐水汽性能。關(guān)鍵詞：二氧化硅膜，憎水性，溶膠一凝膠法，氣體分離ⅡStudyonthePreparation，Modificat
6、ionandGasSeparationPerformanceofSilicaMembranesABSTRACTSeparationandremovalofC02usingmembranetechnologyisoneofthemostimportantsubjectsaboutenergyandenvironment．Duetotheirexcellentadvantagesinthermal，chemicalstability,theresearchanddevelopmentonsilicamembran
7、eshavebeenanimportantpartofnovelmembraneseparations，andthehydrophobicmodifiedmembraneisanewresearchfield．ThepreparationprocessofsilicamembranesbythesoI—geltechnology,aswellashydrophobicmodificationandgasseparationwereresearchedandexploredinthisstudytoprovid
8、etheapplicationfoundationofsilicamembranes．Thebasicprocessandtheoreticalknowledgeofthesol-geltechnologywasintroducedinthispaper．TheeffectsoftheratioofthereactantsandreactionconditionsonthepropertiesofS
