金屬鎳中空纖維膜的制備與透氫性能研究.pdf

1、氫氣是重要的石油化工原料，作為清潔能源能有效緩解由于溫室氣體排放造成的環(huán)境污染。傳統(tǒng)金屬鈀及其合金膜在氫氣分離應(yīng)用中存在著成本高、不耐高溫、極易氫脆等缺點，金屬鎳膜克服了傳統(tǒng)鈀膜這些缺點，對于重整氣分離氫有很大應(yīng)用前景。本文運用干濕紡絲法制備了金屬鎳中空纖維膜前驅(qū)體，并探索了紡絲條件對膜厚度的影響，進(jìn)一步通過燒結(jié)技術(shù)得到致密的金屬鎳中空纖維膜。結(jié)合機械強度、XRD、SEM等表征手段對所得到的金屬鎳中空纖維膜進(jìn)行表征，并對金屬鎳中空纖維膜

2、進(jìn)行了透氫測試。
　　首先成功制備了金屬鎳中空纖維膜前驅(qū)體，實驗結(jié)果表明在含氫氣混合氣的氣氛下，經(jīng)過1400℃左右燒結(jié)3小時，能夠得到所需的致密的金屬鎳中空纖維膜。透氫測試在溫度高達(dá)1000℃下進(jìn)行，原料氣是含氫的混合氣，氮氣作為吹掃氣。氫氣滲透經(jīng)過致密金屬鎳中空纖維膜的控速步驟主要是通過氫原子擴散控制。金屬鎳膜的厚度在256μm，在1000℃下氫氣的滲透通量能夠達(dá)到7.66×10-3mol m-2s-1，并且達(dá)到100％的氫氣選

3、擇性。金屬鎳膜在含CO2、CO、水蒸氣的氣氛下表現(xiàn)高的氫氣選擇穩(wěn)定性，顯示其在高溫下烴重整制氫中潛在的應(yīng)用。
　　然后通過控制芯液流速和空氣距這兩個紡絲條件制備出了不同厚度的金屬鎳中空纖維膜。實驗表明在紡絲的過程中留有一定的空氣距有利于形成具有更高機械強度的中空纖維膜。金屬鎳中空纖維膜的透氫通過西韋特方程進(jìn)行描述，這表明可以通過進(jìn)一步減小膜的厚度來減小擴散的阻力來提高膜的透量。通過順流模式切換到逆流模式中空纖維膜的透氫速率能提高4