高硅鋁比鉀離子篩膜的制備及應用性能研究.pdf

1、海水是化學資源的寶庫，其中鉀總儲量達500萬億噸，從可持續(xù)資源利用角度來看，從海水中提取鉀鹽前景遠大。粒狀離子篩提鉀操作存在不連續(xù)、周期長及設備占地面積大等缺點，而鉀離子篩膜適于連續(xù)分離，可以克服以上缺點，因此研制新型鉀離子篩膜對進一步提高海水提鉀技術的市場競爭力有重要意義。
　　 首先對高硅鋁比鉀離子篩的合成條件進行考察。以NaAlO2、水玻璃(27.9％SiO2)為原料，KOH為堿源，以四丁基溴化銨、正丁胺、異丙醇、己內酰胺

2、為模板劑，分別考察了硅鋁比、堿度、模板劑、晶化溫度和晶化時間對鉀離子篩晶相結構、產率和交換容量的影響，優(yōu)化合成條件為：以四丁基溴化銨為模板劑，在摩爾比為6.68K20:19.3Si02:1Al2O3:624H2O配比下，120℃條件下合成12h。合成的鉀離子篩為鉀型鈣十字沸石，其海水中的鉀離子交換容量為56.96mg/g左右，外形為十字交叉放射狀。
　　 在四丁基溴化銨為模板劑，摩爾比為6.68K20:19.3Si02:1Al2

3、O3:624H2O配比下，二次水熱合成鉀離子篩膜，考察了支撐體性能、水熱合成次數(shù)、合成溫度以及焙燒溫度和速率對合成鉀離子篩膜的影響。鉀離子篩膜的最佳合成條件為：在四丁基溴化銨為模板劑和上述配比條件下，于150℃條件下水熱晶化12h;合成三次和四次時，SEM表征表明，所獲得的鉀離子篩膜表面連續(xù)致密、完整，膜厚度約為15μm，膜層與膜管結合比較緊密；單氣體滲透性測定表明，合成三次和四次所獲得的鉀離子篩膜，單一氣體H2/N2的理想分離因數(shù)可達

4、到6.13和7.43，大于H2/N2的Knudsen擴散比值3.74，說明所合成的離子篩膜沒有缺陷。
　　 通過鉀離子篩膜的離子交換實驗，測定出常溫下K+/Ca2+、K+/Mg2+、K+/Na+離子對的分離因數(shù)分別為：αK+/Ca2+=+∞，αK+/Mg2+=+∞，αK+/Na+=224.78。結果表明，鉀離子篩膜對海水中的K+具有很好的選擇分離性能，可以使鈣鎂離子完全不通過，對Na+的選擇分離系數(shù)為224.78，相對于鈣十字沸