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有机-无机复合SiO₂膜的制备及水蒸气稳定性能研究

漆虹 , 韩静 , 江晓骆 , 邢卫红 , 范益群

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00758

以1, 2-二(三乙氧基硅基)乙烷为前驱体, 通过溶胶-凝胶法合成出稳定的纳米复合SiO₂溶胶, 采用浸浆法在具有g-Al₂O₃/α-Al₂O₃ 结构的片状载体上涂膜, 然后在N₂气氛下烧成得到完整无缺陷的有机-无机复合SiO₂膜. 以TG/DSC、BET和气体渗透性能测试等手段对复合SiO₂膜及粉体进行了表征. 该膜对小分子气体(He、CO₂、O₂、N₂、CH₄和SF₆)的分离表现出分子筛分效应, 对He的渗透通量为(1.0~3.5)´10^-7mol/(m²·s·Pa)(200℃, 0.3MPa). 500℃烧成的膜对He/CO₂的理想分离因子为47, 远远高于Knudsen扩散时He/CO₂的理想分离因子(3.3). 详细考察了烧成温度对膜水热稳定性的影响. 结果表明: 在450、500和550℃三个温度下烧成的膜水蒸气稳定条件(分压)分别为200、500和1000kPa.

关键词:   , hybrid organic-inorganic SiO₂ membrane , hydrothermal stability , gas separation , null

TiO₂ 纳滤膜的制备及其离子截留性能

漆虹 , 李世大 , 江晓骆 , 韩静

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00305

以钛酸四异丙酯为前驱体,通过聚合溶胶路线制备出平均尺寸约1.2 nm的TiO₂溶胶.采用浸浆法, 经过一次涂膜,在平均孔径约为3nm的片状 g -Al₂O₃/ a -Al₂O₃支撑体上制备出完整无缺陷的TiO₂纳滤膜.详细考察了煅烧温度对非担载膜(TiO₂粉末)和TiO₂纳滤膜性能的影响.在350℃的煅烧温度下制备出孔径约为1.5nm的TiO₂纳滤膜,该膜对PEG的截留分子量为890,纯水渗透通量为5.3 L/(m² ? h)(8×10⁵Pa,20℃); 并详细考察了该膜对NaCl、CaCl₂、Na₂SO₄、MgCl₂和Ni(NO₃)₂5种溶液的截留性能.结果表明, 在pH＝4,压力5×10⁵Pa的条件下,Ti-350膜对0.025 mol/L CaCl₂和MgCl₂溶液的离子截留率分别达到96.5%和92.8 %.

关键词: 陶瓷纳滤膜 , titania , Sol-Gel method , ions retention

γ-Al2O3膜对单组分无机盐溶液的截留性能

漆虹 , 韩静 , 江晓骆 , 柳永新 , 范益群 , 邢卫红

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2010.05.005

采用孔径约为3 nm的γ-Al2O3中孔膜,在pH 4～10,压力0.4～1.0 MPa,对浓度范围为0.005～0.1 mol/L的四种单组份无机盐溶液(NaCl、CaCl2、Na2SO4和MgCl2)进行截留性能考察.研究结果表明:膜对离子截留率的大小取决于离子所带的电荷大小.按从大到小的顺序:MgCl2>CaCl2>NaCl>Na2SO4,膜的截留率逐渐降低.膜对离子的截留率随盐溶液浓度的增大而降低,随操作压力的升高而增大.在pH=5,压力为0.5 MPa,浓度为0.003 mol/L时,膜对Mg2+和Ca2+的截留率分别达到85%和87.4%.有希望用于水的软化过程.

关键词: 多孔陶瓷膜 , γ-Al2O3中孔膜 , 无机盐溶液 , 离子截留

有机-无机复合SiO2膜的制备及水蒸气稳定性能研究

漆虹 , 韩静 , 江晓骆 , 邢卫红 , 范益群

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00758

以1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷为前驱体,通过溶胶-凝胶法合成出稳定的纳米复合SiO2溶胶,采用浸浆法在具有γ-Al2O3/α-Al2O3结构的片状载体上涂膜,然后在N2气氛下烧成得到完整无缺陷的有机-无机复合SiO2膜.以TG/DSC、BET和气体渗透性能测试等手段对复合SiO2膜及粉体进行了表征.该膜对小分子气体(He、CO2、O2、N2、CH4和SF6)的分离表现出分子筛分效应,对He的渗透通量为(1.0～3.5)×10-7mol/(m2·s·Pa)(200℃,0.3MPa).500℃烧成的膜对He/CO2的理想分离因子为47,远远高于Knudsen扩散时He/CO2的理想分离因子(3.3).详细考察了烧成温度对膜水热稳定性的影响.结果表明:在450、500和550℃三个温度下烧成的膜水蒸气稳定条件(分压)分别为200、500和1000kPa.

关键词: 微孔陶瓷膜 , 有机-无机复合SiO2膜 , 水热稳定性 , 气体分离

TiO2纳滤膜的制备及其离子截留性能

漆虹 , 李世大 , 江晓骆 , 韩静

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00305

以钛酸四异丙酯为前驱体,通过聚合溶胶路线制备出平均尺寸约1.2 nm的TiO2溶胶.采用浸浆法,经过一次涂膜,在平均孔径约为3nm的片状γ-A12O3/α-A12O3支撑体上制备出完整无缺陷的TiO2纳滤膜.详细考察了煅烧温度对非担载膜(TiO2粉末)和TiO2纳滤膜性能的影响.在350C的煅烧温度下制备出孔径约为1.5nm的TiO2纳滤膜,该膜对PEG的截留分子量为890,纯水渗透通量为5.3 L/(m2·h)(8×105Pa,20℃);并详细考察了该膜对NaCl、CaCl2、Na2SO4、MgCl2和Ni(NO3)25种溶液的截留性能.结果表明,在pH=4,压力5×105Pa的条件下,Ti-350膜对0.025 mol/LCaCl2和MgCl2溶液的离子截留率分别达到96.5%和92.8%.

关键词: 陶瓷纳滤膜 , TiO2 , 溶胶-凝胶法 , 离子截留

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