张雄福[1]2000年在《ZSM-5型沸石膜的合成、表征及反应性能研究》文中指出无机膜因具有耐高温、抗腐蚀和高强度等特点，特别适用于中高温催化反应，成为国际催化研究的前沿和热点。沸石膜既具有无机膜的一般性质，又兼有沸石分子筛所固有的重要特性，成为理想的膜催化与分离材料，并成为无机膜研究的热点和实现膜催化的关键。目前，国内外已开展了广泛研究，取得了一些进展，但还很不成熟，仍有大量工作要做。 本论文采用廉价正丁胺和硅溶胶为原料系统研究了ZSM-5沸石膜的合成和影响成膜质量的重要因素及与沸石分子筛合成的相互关系；首次采用喷涂晶种新方法在长250mm、孔径为3～5μm的α-Al_2O_3管式陶瓷载体上合成了ZSM-5沸石膜；成功合成了性能良好的新型杂原子Fe-ZSM-5沸石膜并应用于乙苯脱氢生成苯乙烯反应；研究了不同性能和不同种类的沸石膜对乙苯脱氢反应性能影响的规律；利用差热和热重分析研究了正丁胺模板剂体系合成的ZSM-5沸石分子筛（NBA-ZSM-5）的模板剂脱除过程热性能变化及NBA-ZSM-5沸石膜模板剂脱除过程。用XRD、IR、SEM、DTA和单组分气体渗透性能等分析手段表征了所合成的沸石膜性能。 （1）研究了载体表面性质和孔径大小对ZSM-5沸石膜形成的影响，体相沸石的结晶度与沸石膜形成质量的关系，沸石膜形成的质量与沸石晶貌的关系，模板剂的种类、合成液状态、晶化方式和晶种加入方式对ZSM-5沸石膜形成的影响。结果表明：基膜性能是影响ZSM-5沸石膜形成的重要因素之一。基膜表面性质的不均一和不完整使得形成的沸石膜的均匀性和连续性较差、气体选择渗透性能差，基膜表面经Sol-gel法和喷涂法等改性处理可以改善其表面性质且孔径小的载体，有利于合成高选择性沸石膜。体相沸石的形成与载体表面沸石膜的形成不完全一致，当体相形成沸石的结晶度达80％左右时，形成的沸石膜质量最佳。沸石膜形成的质量与沸石晶貌有关，沸石的晶粒小且球形晶粒形成的沸石膜性能好于晶粒大且长条形晶粒形成的沸石膜性能。模板剂的种类对沸石膜合成和沸石合成的影响类似，TPABr体系合成的沸石膜的性能较好，改变合成方法在NBA体系也能合成出良好性能的ZSM-5沸石膜。合成液的状态不同对ZSM-5沸石膜形成也有影响，合成液一直保持溶胶状态体系合成的沸石膜较薄、均匀，膜的渗透性能好。低温老化、中途急冷等晶化方式可减小沸石晶粒，提高沸石膜形成的质量。沸石膜合成过程中晶种引入的方式不同，产生的效果不同，晶种直接加入合成液有利于体相沸石晶粒的形成，对膜形成的质量改善不大，晶种直接引入基膜表面明显有利于基膜表面的晶粒形成，显著提高膜形成的质量。沸石膜合成的前提 摘 要是有利干高质量沸石晶粒的形成。 （2）首次采用喷涂晶种新方法研究了 ZSM．5沸石膜的合成，探讨了喷涂液中的SIO。浓度、晶种浓度和晶种质量等合成条件对ZSM－5沸石膜形成的影响。结果表明：载体表面经喷涂晶种后，既改善了载体表面存在的缺陷，又引入了晶种，有利于沸石膜的形成。喷涂液中的SIOZ浓度太高，晶种涂层易裂，反之，晶种涂层不连续；晶种浓度高、晶粒大合成的沸石膜性能差。喷涂液中的SIOZ浓度在14吮叶0，晶种浓度为10g／l刁0g／l，选用晶粒小且均匀、结晶度高而杂质少的晶种条件下合成的沸石膜性能更佳。形成的膜均匀、连续，多数晶粒呈取向生长。喷涂晶种新方法经二次合成的ZSM－5沸石膜的 H。渗透率达 2．85 X 10”‘mol·s”‘·m《·Pa”‘，HVC。H卜 HyC。H；口的分离系数分别达2765和4if3，明显优于传统水热法合成的结果。 （3）首次以硅溶胶和正丁胺廉价原料研究了新型杂原子 Fe．ZSM．5沸石膜的合成及影响因素。结果表明：低碱度、高硅铁比条件下合成有利干ZSMf型沸石结构的形成和杂原子铁进入沸石骨架，；高碱度、低硅铁比条件下合成，易产生石英杂质，且铁易形成非骨架氧化物，阻碍ZSM－5沸石的正常晶化，导致合成的Fe－ZS MM－5沸石膜性能差。在Neo沼ic。为0刀77－O．106，Fe。0。用ic。为 100《00，成胶搅拌时间 36、低温老化再晶化条件下合成的刊zSM巧沸石膜完整性好、性能高，经二次合成的Fe－ZSM－5沸石膜的H。渗透率达3．20X 10”‘mol·s＊·m‘’·PaJ，HZ／C。H。、H。／C4H；。的分离系数分别达 25．80和 36．70，接近普通硅铝ZSM－5沸石膜的性能。 （4）利用差热和热重分析手段研究了正丁胺模板剂体系合成的 ZSMS沸石分于筛（NBA－ZSM－5）的模扳剂分解过程和不同焙烧过程对NBA．ZSM，5沸石膜的影响。结果表明：NBA－ZSM－5沸石膜板剂的脱出温度范围主要在350℃一50吐，低的升温速率；模板剂脱出平缓，热变化波动幅度小，有利于保持沸石膜的完整性。焙烧过程升温速率较快（大于l七／min），沸石膜在焙烧过程中产生了一定的裂缺；慢的升温速率，膜的完整性较好。NBAzSM巧沸石膜的焙烧过程选为如下程序为宜： 室温－150’CI‘C／min； 150‘C，lh； 150’C－350‘C，l’C／mini 350’C4h；
王献武[2]2008年在《Sn-ZSM-5分子筛和膜的合成及其在分离乙酸—水中的应用》文中研究表明沸石分子筛一般是指具有规整周期性孔道结构的硅铝酸盐晶体材料,由于其孔径、催化和吸附性能可调性,从而可能实现对沸石膜的催化和分离的精确控制。由于纯硅沸石膜的晶体骨架中不含有铝原子,完全由硅氧四面体构成,具有独特的疏水性能,可是其从水中分离低浓度乙酸时选择性却不高。另外通过在其骨架中引入不同的杂原子(Me)和调节Si/Me的比例能够改变沸石膜的亲水性/疏水性,从而达到提高沸石膜的分离选择性能。本论文主要进行以下研究工作:系统地研究了杂原子(Sn)引入对纯硅沸石分子筛的表面性能影响,同时考察了不同沸石膜成长因素对膜的性能影响,最后将其应用于工业废水中低浓度乙酸的分离回收。杂原子沸石分子筛的合成对开发研究新型沸石分子筛具有重要的实际意义。本论文采用水热合成法制备了Sn-ZSM-5沸石分子筛,通过SEM、XRD、IR、UV等证实杂原子锡(Sn)进入到了沸石骨架中,然后采用预涂晶种法合成了Sn-ZSM-5沸石复合膜和以Sn-ZSM-5沸石分子筛为原料制备了沸石分子筛吸附剂,最后应用于低浓度乙酸的分离回收方面。一、采用四丙基溴化铵为模板剂,四氯化锡为锡源成功合成了大小均匀、形状规则的Sn-ZSM-5沸石分子筛,并对合成液的组成、晶化时间和晶化温度等条件进行了优化,确定了最佳合成条件。二、在平均孔径为1μm的陶瓷管、炭管和不锈钢管载体上,采用预涂晶种法成功合成了完整均匀的Sn-ZSM-5沸石膜。系统考察了晶种大小、合成液的组成、晶化时间和沸石膜载体对沸石膜性能的影响。将制备的沸石复合膜分别对H_2、N_2、SF_6进行单气体渗透,测得对H_2的渗透率及H_2/N_2和H_2/SF_6的理想分离系数,显示出良好的分子筛分性能。三、探讨了Sn-ZSM-5沸石膜在乙酸/水的渗透蒸发中的分离作用。结果表明:Sn-ZSM-5沸石膜比纯硅沸石膜更具亲乙酸性,在乙酸/水溶液中优先透过乙酸;由于陶瓷管在载体孔径、机械强度等方面的优势,致使Sn-ZSM-5/陶瓷管沸石膜对乙酸溶液更具分离效果。四、应用Sn-ZSM-5沸石分子筛制备分子筛吸附剂,其静态吸附乙酸的量高达0.330g(乙酸)/g(沸石分子筛),用此吸附剂来处理乙酸/水溶液的结果表明:用Sn-ZSM-5分子筛吸附法是回收工业废水中低浓度乙酸的高效方法。
易岩[3]2001年在《沸石及其复合膜材料的制备研究》文中研究说明本文使用新型模板剂进行全硅沸石Silicalite-1的合成研究，考察了不同因素包括晶化体系浓度、碱度，晶化时间以及模板剂用量对Silicalite-1沸石合成的影响，给出了可以合成出高结晶度和高收率的Silicalite-1沸石且实验重复性好、合成周期短的晶化条件。 选用特殊结构的模板剂，利用多次原位水热合成法在多孔钛孔隙内部连续生长全硅沸石Silicalite-1，进行多孔钛/Silicalite-1沸石复合膜材料的制备研究，用扫描电子显微镜观察了在沸石多次生长过程中金属钛孔隙内部分子筛形貌的变化过程，并对该复合膜材料进行了初步的氮气渗透性能测试，最终确定了制备该复合膜材料理想的工艺条件。 选用适当的硅源和铝源进行NaY沸石的合成研究，考察了不同因素包括晶化温度，晶化时间，陈化时间，NaOH用量以及水量对NaY沸石合成的影响，给出了合成NaY沸石的结晶度高、合成周期短的晶化条件。
孙国锋[4]2012年在《FAU型沸石膜的合成、表征及其渗透蒸发性能研究》文中研究说明沸石膜具有均一、分子大小的孔道,非常适合于通过渗透蒸发过程来分离液相混合物。目前,沸石膜渗透蒸发过程主要用于结构比较简单的醇类脱水,而较少用于结构复杂的醇类脱水及多元组分混合物的分离。三氟乙醇是通过酯化反应合成甲基丙烯酸三氟乙酯的主要原料,脱除产物中的水分可以有效提高反应速率和反应转化率。同样,1,3-丙二醇作为丙三醇或葡萄糖的生物发酵产物,选择有效的分离方法回收丙三醇和葡萄糖中的1,3-丙二醇也具有重要意义。FAU型沸石膜,包括NaX(Si/Al=l～1.5)型和NaY(Si/Al>1.5)型,拥有三维孔道结构和孔直径为0.74nm的十二元环,较大的孔道尺寸和优先吸附能力使其在分离液相混合物方面具有特殊的优势。目前,主要采用二次生长法来合成FAU型沸石膜,但是该法存在着操作复杂、成本高、实用类型少等缺点,非常不利于在工业上规模化应用。针对上述问题,本论文主要开展以下几方面研究工作：首先,采用载体与凝胶液共陈化成核的两段原位法在多孔α-Al2O3载体上合成NaX型沸石膜。第一段,将载体置于凝胶液中在20～50℃下共陈化24-168h后,再于90℃下反应4-12h；第二段,于凝胶液中在90℃下再次反应2～8h。研究发现,原位陈化过程在NaX型沸石膜的第一段合成中起着决定性的作用,其不但可以压制ANA和CHA型沸石相的形成并且会缩短在载体表面的成膜时间；第二段采用稀凝胶液(H2O/SiO2=500)合成时,所合成的膜要比采用浓凝胶液(H2O/SiO2=200)所合成的膜表面粒子更加细微、均一。其中,当载体和凝胶液在50℃下共陈化48h后,于90℃下连续反应两次4h所合成的膜表面是由2μm左右的沸石晶体组成的,晶体间具有良好的互生性,膜表面很平整。在室温下,当膜两侧压差为100kPa时,N2和CO2的渗透率分别为6.5×10-7mol/m2·s·Pa和4.8×10-7mol/m2·s·Pa, N2/CO2的理想分离因子为1.42,较二次生长法所合成的沸石膜有明显提高。其次,采用液相导向剂原位成核的两段原位法在多孔α-Al2O3载体上合成出粒径均一、连续的NaY型沸石膜。第一段,将载体置于液相结构导向剂溶液中室温陈化2h后,再于100℃下反应7～8h；第二段,在不含导向剂的合成液中于90℃下再次反应6～12h。研究发现,在第一段合成中可以通过控制液相导向剂的陈化时间和温度、碱度和添加量等来控制所合成NaY型沸石膜的晶粒尺寸。将导向剂的陈化时间从24h延长到120h,沸石膜的晶体粒子尺寸能从2μm减小到500nm左右,其H2/N2和H2/C3H8理想分离因子分别增加12%和27%,显示出小晶粒膜具有更加优良的分离性能。第二段合成中采用凝胶液合成12h后所获得的膜具有良好的晶体互生性和平坦的膜表面,且没有明显的晶间孔和针孔等缺陷。在室温下,当膜两侧压差为100kPa时,H2、N2和C3H8通过膜的渗透率分别为36.7×10-8mol/m2·s·Pa、5.8×10"8mol/m2·s·Pa和5.0×10-8mol/m2·s·Pa,明显高于采用溶胶清液合成12h后所获得沸石膜的渗透率。本文中,所合成的NaX型沸石膜被用于水/三氟乙醇溶液的渗透蒸发过程,当操作温度为25-65℃,水的摩尔分数为0.05～0.4时,通过NaX型沸石膜渗透蒸发过程能有效的分离水/三氟乙醇溶液。在25℃时,当水的摩尔分数为0.05条件下,渗透蒸发分离过程连续运行5天后各项指标变化基本平稳,水的通量在0.8～1.0kg/m2h范围内随机变动,而分离因子则在2900～3100范围上下波动。所合成的NaY型沸石膜则被用于四元组分水/1，3-丙二醇/丙三醇/葡萄糖混合物的渗透蒸发过程,四元体系通过NaY型沸石膜总通量要明显高于文献中所示通过Silicalite-1、ZSM-5和ZSM-11型沸石膜的渗透通量,接近于通过NaX型沸石膜的渗透通量,但是1,3-丙二醇/丙三醇分离因子则相差不大。还首次研究了NaY型沸石膜内晶体尺寸对渗透蒸发结果的影响,在25℃时,四元体系总通量和各组分通量都随着膜内晶体尺寸(0.5～1.5μm)的增加而增加,而1,3-丙二醇/丙三醇的分离因子则随晶体尺寸的增加而减小。当采用0.5μm的小晶体沸石膜进行渗透蒸发时,1,3-丙二醇/丙三醇的分离因子是64,比通过1.5μm的较大晶体沸石膜渗透蒸发时所获得的结果要高出3%以上,这显示出了小晶粒沸石膜在分离四元组分水/1,3-丙二醇/丙三醇/葡萄糖时具有较高的分离效率。
孙维国[5]2009年在《MFI型沸石分子筛膜及复合膜的制备与应用研究》文中研究表明MFI型沸石膜(Silicalite-1和ZSM-5两类)具有与分子尺寸相近的孔道体系,能耐高温、化学及生物侵蚀,可在分子级别上进行物质分离,实现催化反应分离一体化,在环保、石油化工、生物化工等领域具有广泛的应用。开展高性能MFI型沸石膜的制备研究,并将其应用于渗透汽化生物质燃料乙醇的分离和水中分离乙酸,具有重要的应用价值和科学意义。采用二次生长法在大孔载体上合成Silicalite-1沸石膜,考察了晶种的大小、涂晶种方法对膜的厚度和成膜性能的影响。研究结果表明,当合成液的配比为0.1TPAOH:1TEOS:90H_2O,晶化时间48h,晶化温度175℃,晶种粒径为0.5μm时,所得到的膜对H_2的渗透率为8.6×10~(-7)mol·m~(-2)s~(-1)·pa~(-1),H_2/SF_6的理想分离系数最高为72.2,对5wt.%的乙醇/水体系渗透汽化分离系数达到了51.1,渗透通量达到0.82kg·m~(-2)·h~(-1)。利用低温利于成核高温利于晶体生长的原理,采用两步变温合成法在不锈钢载体上合成Silicalite-1膜,且优化了合成条件。在水硅比低、二段晶化温度高的条件下,只需经一次合成,制备了性能良好的Silicalite-1膜。在60℃下原料液乙醇浓度为4.8wt.%,渗透汽化分离水中乙醇时,渗透通量为1.25kg·m~(-2)·h~(-1),分离系数为36.2。水硅比高的合成液在二段合成温度较低的情况下,经二次合成后,60℃下原料液乙醇浓度为4.52wt.%,渗透通量和分离系数分别达2.80kg·m~(-2)·h~(-1)和34.3。采用杂原子改性,利用水热法,首次在氧化铝载体上合成出了含有廉价杂原子锡(Sn)的MFI型Sn-ZSM-5沸石分子筛膜。考察了不同的成膜条件如载体种类,Si/Sn比,晶种大小对Sn-ZSM-5膜的形貌和分离性能的影响,发现载体和Si/Sn比是主要影响因素。气体渗透率表明合成的Sn-ZSM-5沸石复合膜完整、致密。在乙醇浓度为4.52wt.%的乙醇/水体系中,操作温度为60℃时,渗透汽化分离水中乙醇时,分离系数为18.7,分离选择性低于Silicalite-1沸石膜(分离系数51.1)。将制备的Sn-ZSM-5沸石膜应用于渗透汽化分离水中低浓度乙酸,其分离性能高于Silicalite-1膜。在90℃条件下,对于乙酸浓度为5wt.%的乙酸/水体系,Si/Sn比为25的陶瓷基Sn-ZSM-5沸石膜的分离系数为7.8,通量达到0.49kg·m~(-2)·h~(-1),而同条件下,Silicalite-1膜的分离系数小于1.5。深入分析讨论了对这两体系分离性能相异的原因。考察了Sn-ZSM-5膜分离乙酸时,膜合成液中Si/Sn比,渗透汽化分离水中乙酸操作温度和进料浓度对分离系数和渗透通量的影响。在Silicalite-1膜上复合强疏水性高分子聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)层,首次研制了Silicalite-1/PDMS复合膜,确定了PDMS溶液的最佳浓度为5wt.%,最适宜的PDMS有机膜层厚度介于1.5μm到2μm之间。在莫来石管上制备了通量为2.67kg·m~(-2)·h~(-1),醇/水选择性系数为54.9的Silicalite-1/PDMS复合膜,达到了提高Silicalite-1膜分离性能的目的。
刘成运[6]2008年在《不同载体上MFI型沸石分子筛膜的合成》文中指出沸石分子筛膜是近10年来发展起来的一种新型无机膜,具有孔径小而均一、硅铝比可调节、骨架中的硅或铝原子可被其他杂原子取代等特性,可用于吸附分离、化学传感器以及催化反应中。在沸石膜的合成过程中,载体表面的性质会强烈地影响沸石膜的生长,表现出沸石膜对载体的敏感性。为此,载体表面性质与沸石膜之间的关系是人们在沸石膜合成研究中的一个热点,也是沸石膜广泛应用的一个重要前提。本论文主要在以下几个方面进行了研究:1.采用原位水热法,分别以TEOS与硅溶胶为硅源,在玻璃片和石英晶片表面上合成了Silicalite-1沸石膜。考察了不同硅源和不同载体对Silicalite-1沸石膜合成的影响。实验结果表明,在相同的合成配比下,以玻璃片为载体时:TEOS较硅溶胶更易于得到完全b轴定向的Silicalite-1沸石膜。以石英晶片为载体时:硅溶胶较TEOS更易于合成出Silicalite-1沸石膜,但不是完全b轴定向。2.利用石英振子的压电效应,设计并搭建了QCM传感器。考察经过沸石膜修饰后,石英振子起阵频率与沸石膜厚度的关系以及焙烧过程对石英振子的影响。实验结果表明,最佳的起振条件是:Silicalite-1沸石膜,膜厚度为2μm,起振频率为5.45MHz。在沸石膜的焙烧的过程中,石英振子出现了金电极的脱落现象,影响了导电性能。为此,我们提出了一套先生长沸石膜后溅射电极的解决方案,为后续工作打下了基础。3.以TPABr为模板剂,合成出了粒度均匀的大尺寸H-ZSM-5,并在其表面水热合成了Silicalite-1沸石膜。考察了合成条件和合成液配比分别对大尺寸H-ZSM-5合成以及其表面Silicalite-1沸石膜合成能够的影响。实验表明:大尺寸H-ZSM-5的最佳合成酉己比为SiO_2:Al_2O_3:TPABr:NH_4:H_2O=100:1:25.3:185:2400,晶化温度为170℃,晶化时间为7天。Silicalite-1沸石膜的最佳合成配比为SiO_2:TPAOH:H_2O=1:0.34:111,晶化温度为180℃,晶化时间为5h。使用Ti试剂对大尺寸H-ZSM-5表面进行处理可以大幅提高Silicalite-1在H-ZSM-5表面的覆盖度。
李永生[7]2001年在《ZSM-5沸石膜的合成及渗透性能研究》文中研究指明由于沸石分子筛膜具有独特的物理、化学性质，耐高温、耐腐蚀，尤其是其优异的分离性能及在膜反应器方面巨大的应用前景，因此，在十多年的时间里，沸石膜的研究取得了长足进展。在多种分子筛膜中，研究最多的是MFI分子筛膜（包括ZSM-5和Silicalite-1），这是因为它独特的二维孔道结构（Z字形孔道孔径0.51×O.54nm，直孔道孔径0.54×0.56nm）和较成熟的制备知识。但沸石膜的合成依然面临很多问题和挑战，主要体现在：沸石膜多在平板载体上合成且膜面积很小，膜的渗透率普遍很低，这严重制约了沸石膜向实际应用的发展；沸石膜的合成对载体要求很高，而国内载体普遍孔径较大且孔径不均一、表面不平整，这给沸石膜的合成提出了新的难题，如何在国内现有载体上合成高质量的沸石膜显得尤为重要；沸石膜的成膜机理比较复杂，对沸石膜还不能实现控制合成。针对以上沸石膜领域存在的问题，本论文主要进行了以下研究工作：系统研究了膜合成过程中一些重要因素的影响，通过优化条件首次报道了在孔径为3～5μm的载体上合成了高渗透率的ZSM-5沸石膜，并成功地合成了迄今为止国内外最大膜面积的管状ZSM-5沸石膜；探讨了ZSM-5沸石膜合成的新方法，首次报道利用变温晶化法合成ZSM-5沸石膜，所得沸石膜具有高的渗透率和良好的分离性能；对沸石膜的成膜机理进行了研究，提出了沸石晶粒表面重复成核生长成膜的观点。 一 研究了以廉价正丁胺（NBA）为模板剂在多孔α-Al_2O_3陶瓷管上合成ZSM-5沸石膜过程中，膜层内沸石结晶度、晶粒尺寸、晶种引入方式等对成膜及膜性能的影响，首次报道了在孔径为3～5μm的载体上合成了高渗透率的ZSM-5沸石膜，H_2的渗透率比一般文献报道高出一个数量级，并成功地合成了迄今为止世界上最大膜面积的管状沸石膜（管长460mm，管外径20mm），H_2的渗透率为8.6×10~(-7)mol/m~2·s·Pa，H_2对nC_4H_(10)的理想选择因数为49，为ZSM-5沸石膜的工业应用奠定了坚实基础。 二 研究了变温晶化对合成ZSM-5沸石及沸石膜的影响，并首次报道利用变温晶化法在多孔α-Al_2O_3陶瓷管上一次晶化成功地合成了薄而完整的沸石膜，膜不仅具有较大的渗透率，而且在273K～473K温度范围内，对 ！f MSIIC4HI帅。都能保持较高的选择性。 三对沸石膜的成膜进行了探讨，提出了沸石膜的晶化成膜机理。在恒温合成时的重复晶化过程中，并非是载体表面己有晶粒的继续长大，而是伴随着它们的溶解诱发更多的晶核在载体表面生成，最后所有晶核一起长大形成完整的沸石膜。在变温条件下，沸石膜的成膜与恒温时不同，载体表面晶粒是经沸石晶粒表面的重复成核与生长而长大的，因而不仅沸石晶粒失去了其典型晶貌，而且晶间孔得以消除，并最后形成致密的沸石膜。 四对沸石膜内气体渗透机理进行了研究。气体在微孔膜内的渗透扩散主要有表面扩散、活化扩散和构型扩散等类型，哪一种机理占主导地位不仅依赖于膜内孔径与气体分子动力学直径的相对大小，还取决于气体分子‘与膜孔壁之间的相互作用。
吕丹[8]2004年在《NaA分子筛膜的合成及渗透性能研究》文中研究表明由于沸石分子筛膜具有耐高温、耐腐蚀，以及优异的分离性能，因而具有巨大的应用前景，近十多来，沸石膜的研究取得了较大的发展。A型沸石分子筛膜因其独有的小孔径(0.41nm)和亲水特性，在小分子气体分离和渗透蒸发分离有机物中的水分方面有很好的应用前景。本文结合目前A型膜研究的热点和国内研究现状，通过研究影响成膜的多种因素，优化合成条件，用原位水热合成法在大孔α-Al_2O_3载体上制备连续致密的NaA型沸石分子筛膜，并用XRD、SEM、单组分气体渗透对制备的A型膜进行表征，同时尝试了在α-Al_2O_3陶瓷管载体内表面合成NaA分子筛膜。 一、通过考察晶化温度、合成液浓度、合成液碱度、晶化时间等条件对分子筛合成的影响，得到合成NaA分子筛的最佳条件是：按照摩尔配比Na_2O：SiO_2：Al_2O_3：H_2O=7.5：2：1：600选取原料配置分子筛合成液，在95～98℃下晶化3～4小时即得NaA分子筛，其晶体是边长为2.5μm的立方体；通过SEM和XRD确定了在合成NaA分子筛过程中出现的杂晶为P型沸石；依据NaA分子筛的热重分析曲线制定了其焙烧的升温过程。 二、通过考察合成液对NaA分子筛膜合成的影响，选择稀溶液作为合成液较浓溶液易形成连续的分子筛膜；重复晶化可以弥补分子筛膜缺陷，合成出致密的分子筛膜，重复晶化6次的NaA分子筛膜的H_2／N_2理想分离因数达到3.94，超过了Knudsen扩散值3.74：振荡预涂晶种可以填补载体表面较大的缝隙，用水玻璃作为分子筛晶体分散液可以加快分子筛膜的生长；讨论了焙烧分子筛膜产生缝隙的原因及避免方法。以长度为250mm的α-Al_2O_3陶瓷管为载体，采用实验中确定的最佳条件合成NaA分子筛膜，其H_2、N_2、C_3H_8的渗透率分别为1.52×10~6mol／m~2·s·Pa、3.71×10~(-7)mol／m~2·s·Pa、3.11×10~(-7)mol／m~2·s·Pa，H_2／N_2、H_2／C_3H_8的理想分离因数分别为4.10和4.89，超过了Knudsen扩散值3.74和4.69。 三、采用动态水热合成的方法在α-Al_2O_3陶瓷管载体内表面合成致密的分子筛膜，膜厚为20μm，形成的NaA分子筛晶体是“去边”的立方体。膜管的H_2、N_2、C_3H_8的渗透率分别为7.66×10~(-7)mol／m~2·s·Pa、2.32x10~(-7)mol／m~2·s·Pa和1.58×10~(-7)mol／m~2·s·Pa，H_2／N_2和H_2／C_3H_8的理想分离因数分别为3.38和4.87，接近Knudsen扩散值。
李永生, 王金渠[9]2001年在《沸石膜的合成、表征与应用》文中认为综述了沸石膜的合成、表征及应用。沸石膜合成最常用的方法为水热合成法 ,并相继发展了二次生长法和微波合成法。XRD、SEM、EPMA及气体渗透为表征沸石膜常用的手段。沸石膜在分离、膜反应、催化及光学材料等方面具有广阔的应用前景。最后对沸石膜的发展进行了展望
周志辉[10]2008年在《NaA分子筛膜及分子筛/炭复合膜的制备与应用》文中研究表明渗透蒸发是用于液体混合物分离的一种新型膜分离技术,与传统的分离技术相比,渗透蒸发具有分离效率高、能耗低、操作方便等优点。目前使用的渗透蒸发膜大多数为有机高分子膜,因其具有化学和热稳定性差、容易产生浓差极化、分离因数低等致命缺点,限制了其应用范围。沸石膜具有化学稳定性、热稳定性、机械稳定性、孔径均一和物料传输快等优点,近年来已经广泛应用在渗透蒸发操作过程中。NaA沸石膜由于具有高度亲水性,和介于水分子与大部分有机物分子之间的孔径,使其成为渗透蒸发有机溶剂脱水操作过程最理想的沸石膜,同时NaA沸石由于孔口直径小,成为分离小分子气体的理想材料。因此开展NaA沸石膜渗透蒸发脱水和NaA沸石复合膜气体分离方面的研究具有重要的意义。本文利用热浸渍引入晶种法,在载体外表面水热合成NaA沸石膜;利用浸渍提拉法在α-Al_2O_3载体上制备NaA沸石/炭复合膜,研究了复合膜的气体渗透规律;然后将制备的NaA沸石膜应用在乙醇脱水操作过程中,并利用分子探针法,研究了膜法乙醇脱水的渗透特性,再将制备的NaA沸石膜应用在氯代甲烷脱水、糠醛脱水和乙二醇二甲醚脱水体系中。实验主要结论如下:(1)、利用热浸渍引入晶种法,制备NaA沸石膜,发现NaA沸石膜在亲水性α-Al_2O_3载体的生长速度上比在疏水性炭载体和不锈钢载体上快2倍;利用浸渍提拉方法,制备沸石/炭复合膜,NaA沸石/炭复合膜在室温下的CO_2气体渗透通量为3.39×10~(-7)mol·m~(-2)·s~(-1)·pa~(-1),比在同样条件下合成的炭膜高出两个数量级,且CO_2/N_2和CO_2/CH_4的分离因数分别为6.02和28.4,通过气体吸附实验,发现NaA分子筛加入到炭材料中,提高了炭材料对于CO_2/N_2的吸附选择性,并且根据Beta沸石/炭复合膜的气体渗透规律,发现了复合膜的渗透通量与沸石填充量成正比。(2)、将NaA沸石膜应用到乙醇脱水操作体系中,研究了进料流速、进料温度、进料乙醇含量和渗透侧压力等因素对膜法乙醇脱水性能的影响,通过优化实验条件,NaA沸石膜对于水/乙醇体系的渗透通量和分离因数分别为0.88 kg·m~(-2)·h~(-1)和15600;并利用分子探针法研究了NaA沸石膜渗透蒸发乙醇脱水渗透规律,发现对于乙醇脱水分离因数超过10000的NaA沸石膜存在晶间孔,并确定晶间孔的尺寸在0.82nm到1.02nm之间,进而进一步证实了NaA沸石膜乙醇脱水分离机理为吸附扩散分离机理。(3)、利用NaA分子筛膜渗透蒸发(蒸汽渗透)脱除氯代甲烷中微量水,系统地考查了进料温度、压差以及进料流量对膜法脱水性能的影响。结果表明:(a)利用吹扫气法,对于水/一氯甲烷操作体系,其分离因数高达74800,产品水含量由进料侧的2580 PPm,降低到50 PPm;(b)利用抽真空法,对于水/一氯甲烷操作体系,其分离因数高达32500,产品的水含量由进料侧的2580 PPm,降低到36 PPm;(c)对于二氯甲烷脱水体系,水/二氯甲烷分离因数和渗透通量分别为39900和0.172 kg·m~(-2)·h~(-1);(d)对于氯仿脱水体系,操作温度为50℃时,水/氯仿分离因数和渗透通量分别为57300和0.564 kg·m~(-2)·h~(-1);(e)对于四氯化碳脱水体系,操作温度为60℃,水/四氯化碳分离因数和渗透通量分别为68200和0.612 kg·m~(-2)·h~(-1)。(4)、利用NaA分子筛膜渗透蒸发法制备高纯糠醛和乙二醇二甲醚,系统地考查了进料流速、操作温度和进料糠醛含量对糠醛脱水性能的影响,通过优化操作条件,经过NaA分子筛膜处理后的产品糠醛含量从进料的89.6wt.%提高到99.52wt.%;对于应用渗透蒸发制备高纯乙二醇二甲醚操作过程,实验发现产品中乙二醇二甲醚含量从进料的81.5wt.%提高到99.8wt.%。
参考文献：
[1]. ZSM-5型沸石膜的合成、表征及反应性能研究[D]. 张雄福. 大连理工大学. 2000
[2]. Sn-ZSM-5分子筛和膜的合成及其在分离乙酸—水中的应用[D]. 王献武. 大连理工大学. 2008
[3]. 沸石及其复合膜材料的制备研究[D]. 易岩. 大连理工大学. 2001
[4]. FAU型沸石膜的合成、表征及其渗透蒸发性能研究[D]. 孙国锋. 大连理工大学. 2012
[5]. MFI型沸石分子筛膜及复合膜的制备与应用研究[D]. 孙维国. 大连理工大学. 2009
[6]. 不同载体上MFI型沸石分子筛膜的合成[D]. 刘成运. 大连理工大学. 2008
[7]. ZSM-5沸石膜的合成及渗透性能研究[D]. 李永生. 大连理工大学. 2001
[8]. NaA分子筛膜的合成及渗透性能研究[D]. 吕丹. 大连理工大学. 2004
[9]. 沸石膜的合成、表征与应用[J]. 李永生, 王金渠. 化学通报. 2001
[10]. NaA分子筛膜及分子筛/炭复合膜的制备与应用[D]. 周志辉. 大连理工大学. 2008
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