高性能T型沸石分子筛膜的制备及应用

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:qyyqyy202
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膜分离技术应用于有机物脱水在工业上具有重要需求。T型沸石分子筛的八元环孔道直径为0.36 nm×0.51 nm,硅铝比适中为34,亲水性和耐酸性优良,T型膜的孔道大小适用于异丙醇脱水、乙醇脱水等。本论文旨在提高T型沸石膜对乙醇/水体系的分离性能,通过对合成路径和膜微结构的调控:探索影响T型沸石分子筛膜合成的因素,进一步通过引入氟离子来提高膜的渗透蒸发性能,创新性地采用凝胶转化法制备含ERI和OFF相的T型沸石分子筛膜,实现了T型沸石膜对乙醇/水体系的分离能的提高。实验主要内容如下:1.配制摩尔配比为1 SiO2:0.05 Al2O3:0.26 Na2O:0.09 K2O:35 H2O的合成液,考察了水热二次生长法搅拌方式、晶化方式及硅源对T型沸石膜分离性能的影响,在磁力搅拌、静态晶化,并采用Ludox AS-40硅源条件下,制备得到的T型沸石膜对75℃下90 wt.%乙醇/水的分离性能最佳为:通量1.26 kg·m-2·h-1,分离因子为834。2.通过在合成体系中引入氟盐提高T型沸石膜的分离性能,考察合成液配方中的氟盐含量和水含量对T型沸石分子筛膜分离性能的影响,得到的最优摩尔配比为1 SiO2:0.05 Al2O3:0.26 Na2O:0.09 K2O:a MF(3 NaF:1KF):b H2O,追踪了T型沸石分子筛膜的时间生长过程,发现T型膜是延生长法的成膜机制,膜的厚度与晶种层厚度基本保持一致约为34μm。优化条件下T型沸石分子筛膜对75℃下90 wt.%乙醇/水的分离性能为:通量2.68 kg·m-2·h-1,分离因子9164。3.为了强化外延生长成膜,创新性地采用凝胶转化法制备T型沸石膜,考察氟盐含量、水含量、二氧化硅含量对T型膜的影响,得到的最优的合成液摩尔配比为1 SiO2:0.05 Al2O3:0.26 Na2O:0.09 K2O:m MF(3 NaF:1KF):n H2O,在75℃下对90 wt.%异丙醇/水和乙醇/水的通量分别为6.09和4.27 kg·m-2·h-1,分离因子均>10000。追踪晶化时间对制备T型膜成膜过程及性能的影响,提出了凝胶转化法制备T型膜的强化晶种外延生长法机理,水分子自内而外作用,避免了裂缝的产生,从而合成致密连续的膜,因此其性能得到了有效的提高。4.考察料液温度和乙醇浓度对T型沸石膜渗透蒸发性能的影响,伴随料液温度的不断升高,水及乙醇的通量都增大,分离系数也呈增大趋势;伴随乙醇浓度的增加,通量明显减小,而分离系数先略微减小后增加。
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