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論析無機膜催化反應研究

發布時間:2014-07-03 16:56所屬分類:結業論文瀏覽:1加入收藏

Bauer等人采用碳纖維復合微濾膜處理鈦白生產中產生的工業廢水,在操作壓力為0.35MPa,速度4m/s,膜裝填面積為292.8m2時,滲透通量達55m3/h,可有效的

  Bauer等人采用碳纖維復合微濾膜處理鈦白生產中產生的工業廢水,在操作壓力為0.35MPa,速度4m/s,膜裝填面積為292.8m2時,滲透通量達55m3/h,可有效的除去廢液中的少量TiO2微粒。

  1、無機膜材料及其制備

  1.1 無機膜材料

  無機膜材料多種多樣,如金屬膜及合金膜,它是以金屬粉末(如Pd或Pd-Ag合金)為原料涂裝成管式模件再通過燒結而成。玻璃膜則是某種由SiO2、B2O3、Na2O組成的均勻玻璃熔融物通過分相形成兩相,然后在酸中浸制而成的。陶瓷膜有Al2O3膜、ZrO2膜,以其熱穩定性最好著稱。碳膜則是通過將非常精細的炭微粒產生分離層而形成的或通過將石墨膏擠制成管式膜,然后再使精細微粒沉積在這種對稱結構上而制得的。固體氧化物膜是具有離子活度的電解質膜,它屬于選擇滲透性膜,其中YSZ、CSZ和MSZ在化學反應中得到了廣泛的應用。

  無機膜催化反應的關鍵是膜材料,其微觀結構特點及滲透擴散性能決定了膜催化反應的性能,因此開發新的無機膜材料及研究無機膜的制備技術一直受到膜科學工作者極大的重視。

  1.2 無機膜的制備

  1.2.1 溶膠——凝膠法

  以金屬醇鹽及其化合物為原料,在一定介質和催化劑存在的條件下,進行水解一縮聚反應,使溶液由溶膠變成凝,膠,再經干燥、熱處理而得到合成材料。溶膠一凝膠法制備Al2O3膜、SiO2膜、TiO2膜、ZrO2膜的研究已屢見報道。

  1.2.2 化學提取法(刺蝕法)

  將制膜固體原材料進行某種處理,使之產生相分離,然后用化學試劑(刻蝕劑)處理,使其中的某一相在刻蝕劑的作用下,溶解提取,即可形成具有多孔結構的無機膜。

  1.2.3 化學氣相沉積法(CVD)

  化學氣相沉積法是在遠高于熱力學計算臨界反應溫度條件下,反應產物蒸氣形成很高的過飽和蒸氣壓,然后自動凝聚形成大量的晶核,這些晶核長大聚集成顆粒后,沉積吸附在基體材料上,即制得無機膜。

  1.2.4 噴霧熱分解法(SP法)

  噴霧熱分解法是將金屬鹽溶液以霧狀噴入高溫氣氛中,此時立即引起溶劑的蒸發和金屬鹽的熱分解,隨后因過飽和而析出固相粒子并吸附在載體上,沉積成金屬膜或合金膜。

  除了以上提到的制備方法外,制備無機膜的方法還有:分子篩炭膜法、原位合成法、水熱晶化法、復合法、涂敷蒸氣相法、電化學蒸發凝聚法、無電鍍法、浮游催化法、金屬有機化學沉積法、涂層法等等。

  2、無機分離膜的應用

  2.1 在固液分離中的應用

  2.1.1 化工生產工藝中的應用

  無機膜優異的材料性能使得其應用范圍十分的廣泛,尤其是在石油與石油化工、化學工業等高溫、高壓、有機溶劑和強酸、強堿體系,表現出有機膜所不具備的功能。

  無機膜在食品工業也有廣泛的應用,先后用于牛奶、果酒、飲料、白酒、飲用水等的除菌過濾,效果顯著,其特別之處在于可以采用蒸汽對整個設備進行消毒,使產品質量得到保證。采用孔徑1-1.5μm的微濾膜脫除低脂牛奶中的細菌,效率達99.6%,該工藝生產的牛奶其低溫保存期遠長于未處理的6-8天。

  2.1.2 水處理中的應用

  無機膜可以在苛刻的條件下進行長期穩定的分離操作,特別適合工業廢水處理。目前無機膜主要用于含油廢,水、化工及石化廢水、造紙和紡織廢水、生活污水及放射性廢水的處理。陶瓷膜在水處理、紡織工業廢堿液回收、硫酸法鈦白粉廢水處理、廢油的高溫超濾回收等領域中都已開始投入應用。


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