[发明专利]一种双复合非对称结构中空纤维陶瓷透氧膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷透氧膜技术领域，具体涉及一种具有双复合非对称结构的中空纤维陶瓷透氧膜及其制备方法。

背景技术

陶瓷透氧膜是一种由氧离子-电子混合传导陶瓷材料制成的无机膜，在高温（＞700℃）下氧气能以氧离子的形式从高氧分压一侧传递到低氧分压一侧，从而实现氧的分离。它具有透氧选择性高（理论上可达100%）、透氧速率快（比有机膜快2～3个数量级）、制氧成本低（比传统深冷精馏或PSA方法低30～50%）、工艺及操作简单（单级制氧）、应用范围广（可适用各种规模的用氧环境，以及催化膜反应器、固体氧化物燃料电池），具有十分广阔的市场前景，因此，陶瓷透氧膜技术研究是最受各国材料及化工领域的学者关注的重要热点课题之一（CN 200410100455.7; CN 03113322.3; CN 200810105568.4; CN200910247033.5; J. Sunarso et al, Mixed ionic-electronic conducting ceramic-based membranes for oxygen separation, Journal of Membrane Science 320 (2008) 13–41; P.N. Dyer et al, Taylor, Ion transport membrane technology for oxygen separation and syngas production, Solid State Ionics 134 (2000) 21–33），产业界也投入了大量资金用于陶瓷透氧膜技术开发（P.A. Armstrong et al, Ceramic and coal ITM oxygen for IGCC, in: The Twenty-second International Pittsburgh Coal Conference, Pittsburgh, PA, September, 2005, pp. 11–15）。

近些年来人们开发了相转化-烧结法制备中空纤维陶瓷透氧膜的新技术（CN100361730C；X. Tan, Preparation of LSCF ceramic hollow fiber membranes for oxygen production by a phase-inversion/sintering technique, Ind. Eng. Chem. Res., 44 (2005) 61?66; T. Schiestel, Hollow fibre perovskite membranes for oxygen separation, J. Membr. Sci., 258 (2005) 1?4; S. Liu, Oxygen selective ceramic hollow fibre membranes, J. Membr. Sci. 246 (2005) 103?108）。这种中空纤维膜比普通的片状或管状陶瓷透氧膜具有大得多的氧透量，该结构还具有最大的膜面积／体积比，又较容易解决膜强度、高温密封和连接等工程问题，很容易组装成陶瓷膜组件及透氧系统，这些优点为陶瓷透氧膜技术商业化应用提供了重要的基础条件。