钾离子筛膜的制备及应用性能研究

孙丽慧

中国海洋大学

摘要：

海水是化学资源的宝库，其中钾总储量达500万亿吨，从可持续资源利用角度来看，从海水中提取钾盐前景远大。粒状离子筛提钾操作存在不连续、周期长及设备占地面积大等缺点，而钾离子筛膜适于连续分离，可以克服以上缺点，因此研制新型钾离子筛膜对进一步提高海水提钾技术的市场竞争力有重要意义。
以NaAlO2、水玻璃、KOH为主要原料，预先在孔径为1.0μm的管状a-Al2O3表面引入钾离子筛晶种，以四丁基溴化铵为模板剂配制合成液，将涂有晶种的a-Al2O3载体置于合成液中，利用二次水热合成法在a-Al2O3载体上合成钾离子筛膜。考察了晶种浓度、载体孔径大小、水含量、碱含量及模板剂等条件对钾离子筛膜性能的影响，并利用SEM和单一气体渗透测试对合成的筛膜进行了表征。结果表明，所获得的膜为钾离子筛膜，筛膜表面连续，室温条件下，单一气体H2/N2的理想分离因数达到4.56，大于H2/N2的Knudsen扩散比值3.74，说明所合成的筛膜具有良好的选择分离性能。
通过钾离子筛膜的离子交换实验，测定出常温下K+/Ca2+、K+/Mg2+、K+/Na+离子对的分离因数分别为αK+/Ca2+=32.10，αK+/Mg2+=118.45，αK+/Na+=18.06，说明合成的钾离子筛膜对钾离子具有一定的选择分离性能。为了进一步考察钾离子筛膜选择分离性能，实验测定了不同流量条件下，离子对的分离因数的变化规律，结果表明，低流量条件有利于钾离子的分离，且在没有施加任何外加能量的情况下，离子交换过程能够自发进行。

关键词：钾离子筛膜;水热合成;选择透过性;分离因数;海水提钾

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：无机化学

导师姓名：袁俊生

学位年度：2012

语种：中文

分类号：TB383

页数：66

在线出版日期：2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）