ZSM-5沸石膜的制備及滲透蒸發(fā)性能研究.pdf

1、滲透蒸發(fā)是一種新型的膜分離技術(shù)，在分離過程中不受氣液平衡限制，效率高，污染少，能耗低，以其在技術(shù)及經(jīng)濟上的顯著優(yōu)勢而備受關(guān)注。沸石分子篩膜是近些年來迅速發(fā)展起來的一種新型無機膜，其孔道結(jié)構(gòu)發(fā)達，具有優(yōu)異的擇形、篩分效果，同時具有良好的熱、化學和機械穩(wěn)定性，非常適合通過滲透蒸發(fā)過程分離液相混合物。ZSM-5沸石膜具直線型和正弦型三維交叉孔道結(jié)構(gòu)，有效孔徑0.5～0.6 nm，硅鋁比為10～∞，具有可調(diào)變的親水選擇性和耐酸穩(wěn)定性，使其在分離

2、酸性有機物/水體系具有特殊優(yōu)勢。探索高滲透蒸發(fā)分離性能ZSM-5沸石膜的合成條件，并將其應(yīng)用于酸性環(huán)境中有機物脫水具有一定的工業(yè)應(yīng)用價值。
　　本論文通過比較不同合成路線制備的ZSM-5分子篩來探索適宜的ZSM-5沸石膜制備路徑，并考察了不同合成路線、攪拌溫度及陳化溫度對沸石膜結(jié)構(gòu)及性能的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)考察了無模板劑體系ZSM-5分子篩合成過程中晶化時間、合成液堿含量、合成液水含量對所制備樣品結(jié)晶度和形

3、貌的影響。無模板劑體系各組分摩爾配比為0.20Na2O∶SiO2∶0.017Al2O3∶43.7H2O時，制備出雜質(zhì)含量較少的ZSM-5分子篩。通過比較不同合成路線制備ZSM-5分子篩發(fā)現(xiàn)，無模板劑體系晶種誘導(dǎo)法更有利于合成結(jié)晶度相對較高，硅鋁比低的ZSM-5分子篩。
　　(2)以廉價粗糙大孔氧化鋁為載體，采用晶種誘導(dǎo)二次生長法制備ZSM-5沸石膜?？疾炝瞬煌铣陕肪€、攪拌溫度、陳化溫度對沸石膜滲透蒸發(fā)分離性能的影響。結(jié)果表明在無

4、模板劑體系更有利于制備薄而致密，硅鋁比低且滲透蒸發(fā)分離性能較好的ZSM-5沸石膜。在無模板劑體系，通過將原料溶解和組分重排過程去耦合，采取30℃機械攪拌，20℃低溫陳化，所制備的ZSM-5沸石膜厚度僅3μm，膜表面平整，膜層致密連續(xù)，滲透蒸發(fā)分離性能較好。該沸石膜75℃下對于90 wt.％乙酸/水體系的滲透通量為0.65 kg·m-2·h-1，分離因子為547;對于90 wt.％異丙醇/水體系的滲透通量為2.78kg·m-2·h-1，分