MFI型沸石分子篩膜及復(fù)合膜的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、MFI型沸石膜(Silicalite-1和ZSM-5兩類)具有與分子尺寸相近的孔道體系，能耐高溫、化學(xué)及生物侵蝕，可在分子級(jí)別上進(jìn)行物質(zhì)分離，實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)分離一體化，在環(huán)保、石油化工、生物化工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。開展高性能MFI型沸石膜的制備研究，并將其應(yīng)用于滲透汽化生物質(zhì)燃料乙醇的分離和水中分離乙酸，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和科學(xué)意義。
　　 采用二次生長(zhǎng)法在大孔載體上合成Silicalite-1沸石膜，考察了晶種的大小、涂晶種方

2、法對(duì)膜的厚度和成膜性能的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)合成液的配比為0.1TPAOH:1TEOS:90H2O，晶化時(shí)間48h，晶化溫度175℃，晶種粒徑為0.5μm時(shí)，所得到的膜對(duì)H2的滲透率為8.6x100mol.m.2.s.1.Pa-1，H2/SF6的理想分離系數(shù)最高為72.2，對(duì)5wt.％的乙醇/水體系滲透汽化分離系數(shù)達(dá)到了51.1，滲透通量達(dá)到0.82kg.m-2.h-1。
　　 利用低溫利于成核高溫利于晶體生長(zhǎng)的原理，采用兩步

3、變溫合成法在不銹鋼載體上合成Silicalite-1膜，且優(yōu)化了合成條件。在水硅比低、二段晶化溫度高的條件下，只需經(jīng)一次合成，制備了性能良好的Silicalite-1膜。在60℃下原料液乙醇濃度為4，8wt.％，滲透汽化分離水中乙醇時(shí)，滲透通量為1.25kg.m.2.h-1，分離系數(shù)為36.2。水硅比高的合成液在二段合成溫度較低的情況下，經(jīng)二次合成后，60℃下原料液乙醇濃度為4.52wt.％，滲透通量和分離系數(shù)分別達(dá)2.80kg.m2.

4、h-1和34.3。
　　 采用雜原子改性，利用水熱法，首次在氧化鋁載體上合成出了含有廉價(jià)雜原子錫(Sn)的MFI型Sn-ZSM-5沸石分子篩膜。考察了不同的成膜條件如載體種類，Si/Sn比，晶種大小對(duì)Sn-ZSM-5膜的形貌和分離性能的影響，發(fā)現(xiàn)載體和Si/Sn比是主要影響因素。氣體滲透率表明合成的Sn-ZSM-5沸石復(fù)合膜完整、致密。在乙醇濃度為4.52wt.％的乙醇/水體系中，操作溫度為60℃時(shí)，滲透汽化分離水中乙醇時(shí)，分離

5、系數(shù)為18.7，分離選擇性低于Silicalite-1沸石膜(分離系數(shù)51.1)。
　　 將制備的Sn-ZSM-5沸石膜應(yīng)用于滲透汽化分離水中低濃度乙酸，其分離性能高于Silicalite-1膜。在90℃條件下，對(duì)于乙酸濃度為5wt.％的乙酸/水體系，Si/Sn比為25的陶瓷基Sn-ZSM-5沸石膜的分離系數(shù)為7.8，通量達(dá)到0.49kg·m2-h-1，而同條件下，Silicalite-1膜的分離系數(shù)小于1.5。深入分析討論了對(duì)

6、這兩體系分離性能相異的原因?？疾炝薙n-ZSM-5膜分離乙酸時(shí)，膜合成液中Si/Sn比，滲透汽化分離水中乙酸操作溫度和進(jìn)料濃度對(duì)分離系數(shù)和滲透通量的影響。
　　 在Silicalite-1膜上復(fù)合強(qiáng)疏水性高分子聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)層，首次研制了Silicalite-1/PDMS復(fù)合膜，確定了PDMS溶液的最佳濃度為5wt.％，最適宜的PDMS有機(jī)膜層厚度介于1.5μm到2μm之間。在莫來石管上制備了通量為2.67kg