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沸石分子筛膜是一类重要的无机膜,它因独特的性能一直受到人们的关注。随着应用范围不断扩大,其耐热性不足,易产生裂纹的缺点也日益显得突出。由于裂纹的产生与支撑体有重要关系,尤其是与膜层相反的热膨胀系数,因此,在尽可能降低支撑体热膨胀系数的同时增加与膜层的化学相容性不失为一个好的解决办法。本论文以硅藻土为原料合成的廉价丝光沸石(MOR)粉末为原料,采用冷等静压-煅烧工艺制备含有MOR次级结构且低热膨胀系数的多孔支撑体,并将其用于非模板剂法合成MOR和ZSM-5分子筛膜,考察膜系统的耐热稳定性。借助N2渗透通量、孔隙率、孔径及孔径分布、抗压强度、热膨胀系数、拉曼(Raman)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段表征多孔支撑体的性能,并探索最优制备工艺条件;单组份气体渗透、双组份气体分离、XRD、SEM等用于表征MOR和ZSM-5膜的分离性能、生长机理、耐热稳定性等。主要研究结果有以下几点:(1)制备多孔支撑体的原料粒径及粒径分布、物料混合方式、坯体成型工艺、煅烧工艺等均对其性能产生重要影响;较低的烧成温度保留了MOR的次级结构以提高与膜层的化学相容性,同时降低了制备成本;所制备的多孔支撑体具有低热膨胀系数和足够的机械强度以保证将来可能的工业应用。(2)采用非模板剂水热原位晶化法在多孔支撑体上制备了MOR膜(i-MOR),最佳晶化条件是:170℃、12h、晶化液组成为1Na2O:2SiO2:285H2O;可以采用将合成液搅拌或者废液重复利用降低膜制备成本;支撑体上生长的MOR晶体与液相中成核、生长的MOR晶体共同组成膜层,将膜层和支撑体连成一个有机整体,增加了膜层和支撑体的结合力,使膜系统具有良好的完整性、耐热稳定性及耐热循环性能。(3)采用非模板剂晶种二次生长法制备MOR膜(s-MOR)。晶种的引入为膜层中MOR晶体的生长提供了更多的铝源、晶核,缩短了晶化时间,降低了膜层厚度,但不改变膜系统的结构。所制备的s-MOR膜也具有良好的完整性、耐热稳定性,并有较好的重现性和N2/SO2双组份气体分离性能。(4)采用非模板剂晶种二次生长法制备ZSM-5分子筛膜。利用正交试验得到晶化液组成;适中的晶化温度(180℃)和较长的晶化时间(28h)有利于ZSM-5膜的生长;与MOR膜类似的生长机理和膜系统结构使ZSM-5膜也具有较好的完整性、耐热稳定性。