[發(fā)明專利]一種原位修復(fù)技術(shù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011342230.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN112546870B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃彥;劉曉燁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué);南京高謙功能材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B01D65/10
• 分類號(hào): B01D65/10;C04B41/87
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種原位修復(fù)膜缺陷的技術(shù)，延長(zhǎng)膜組件的使用壽命。采用干法操作，不使用任何有機(jī)添加劑，將陶瓷粉體加入膜組件進(jìn)氣側(cè)，通入高壓氣體使其堵塞膜缺陷，然后高溫?zé)Y(jié)到膜下基體。無需拆卸即可將膜材料修復(fù)，在燒結(jié)過程中避免了膜缺陷處陶瓷粉體的脫落和松散，殘留在膜組件內(nèi)的陶瓷粉體不會(huì)污染滲透?jìng)?cè)，保證了產(chǎn)物純度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫?zé)o機(jī)膜材料的原位修復(fù)技術(shù)，目的是在無需拆卸膜材料的情況下自動(dòng)修復(fù)膜缺陷，延長(zhǎng)膜使用壽命，提高分離效果。

背景技術(shù)

高純氫氣已被廣泛應(yīng)用于化工、電子、光伏、特種冶金、色譜分析、航空航天、食品醫(yī)藥等高科技領(lǐng)域。近年來，氫能的發(fā)展受到格外關(guān)注，而高純氫是氫能的主要燃料。工業(yè)制氫方法主要有水汽重整、電解水、水煤氣轉(zhuǎn)化、催化裂解等，粗氫的分離與純化方法有變壓吸附、膜分離、深冷、金屬氫化物、變溫吸附等。其中，膜分離法操作最簡(jiǎn)單，在各種透氫膜材料中，金屬鈀與鈀合金膜(下文統(tǒng)稱為鈀膜)對(duì)氫氣有最好的純化效果。常規(guī)鈀膜主要是薄壁的鈀合金片和細(xì)管，通過反復(fù)的冷軋——退火工藝制成，對(duì)設(shè)備和操作工藝要求極高。

新一代的鈀膜被稱為負(fù)載型膜或復(fù)合膜，將鈀膜擔(dān)載于多孔基材表面，膜厚度可降至10μm以下，不僅大大節(jié)約了貴金屬用量，而且提高了透氫率?；奶峁┑臋C(jī)械強(qiáng)度使鈀膜能在更高壓力下工作，從而獲得更高的透氫效率。在制膜過程中，膜缺陷的控制十分關(guān)鍵。除通過工藝優(yōu)化提高膜層質(zhì)量外，還可以通過過程強(qiáng)化來消除膜缺陷，或者促進(jìn)膜缺陷的快速愈合。例如，我們研究組在化學(xué)鍍膜過程中采取了反向抽吸法[黃彥等.一種制備鈀或鈀合金膜的循環(huán)化學(xué)鍍工藝，中國專利201110118605.7，2011.]和還原劑滲透法[黃彥等.一種管式多孔材料負(fù)載金屬膜的化學(xué)鍍方法.中國專利200710021806.9，2007.]?；瘜W(xué)鍍之前，在膜缺陷處預(yù)先沉積金屬鈀催化劑可以促進(jìn)該處的鈀金屬沉積速度[黃彥等.鈀或鈀合金復(fù)合膜的化學(xué)鍍修復(fù)法.中國專利201010018273.0，2010.][唐春華等.Pd/γ-Al₂O₃對(duì)超薄金屬鈀復(fù)合膜表面缺陷修復(fù)的研究.天然氣化工.2009，34(2)：1-6.]。

對(duì)于已有的破損鈀膜，專利201110408018.1技術(shù)公開了一種補(bǔ)丁法，將鈀箔或其他致密金屬箔片作為補(bǔ)丁緊貼膜缺陷處，再經(jīng)高溫處理使補(bǔ)丁與鈀膜燒結(jié)在一起[謝東來等.一種修復(fù)鈀膜組件缺陷的方法.中國專利201110408018.1，2011.]。鄭磊等[鄭磊等.一種填補(bǔ)致密膜缺陷的方法.中國專利201510346454.9，2015.]使用含有陶瓷粒子和高溫膠的水基懸浮液來封堵鈀膜缺陷，然后進(jìn)行高溫處理。Lundin等[S.B.Lundin et al.Glassfrit sealing method for macroscopic defects in Pd-based composite membraneswith application in catalytic membrane reactors.Sep.Pur.Tech.，2017，172：68-75.]使用水基搪瓷懸浮液涂在膜缺陷處，然后加熱使搪瓷料熔融。鈀膜的工作溫度一般在300℃以上，需要封裝在膜殼中形成膜組件或膜分離器。在運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)膜缺陷則產(chǎn)氫純度下降，當(dāng)氫純度達(dá)不到要求時(shí)則須更換鈀膜。雖然可以借鑒上述方法對(duì)鈀膜進(jìn)行修補(bǔ)，但是在拆卸過程中極容易造成鈀膜的進(jìn)一步損壞，迫切需要原位修復(fù)鈀膜的方法，亦即能在不拆卸鈀膜的情況下修復(fù)破損的鈀膜。為此，我們研究組前期發(fā)明了二氧化硅氣相沉積法[黃彥，黎月華.一種鈀復(fù)合膜缺陷修復(fù)方法.中國專利201310721809.9，2013.]，本專利將提供一種更加簡(jiǎn)便的方法，完全屬于干法操作，不使用任何液體或有機(jī)添加劑，不會(huì)對(duì)鈀膜有任何污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：提供一種簡(jiǎn)便、高效的膜原位修復(fù)方法，在無需拆卸鈀膜的情況下，采用干法操作，直接將膜組件內(nèi)的破損鈀膜自動(dòng)修復(fù)，降低膜缺陷的泄漏量，提高鈀膜選擇性，延長(zhǎng)鈀膜的使用壽命。