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分子筛膜本身固有杰出的耐高温高压,耐酸碱腐蚀以及机械稳定性强等特点使其在混合气体分离领域具有诱人的应用前景。在多种类型的分子筛膜中,尤其以ZSM-5和NaA分子筛膜的性能最为突出,这两种膜材料除了具有上述优点外,它们还具有孔径小且均匀,孔道内阳离子可进行交换,硅铝比可调以及可用其他原子取代分子筛框架中的硅、铝原子等性质,这些优良的性质使科学家能够针对各种各样的气体分离需求制备孔道尺寸和表面性质不同的分子筛膜。然而到目前为止,这两种类型的膜材料仍不能商业化应用,主要原因为通常合成出的膜不够致密,膜层中存在的小的针孔、裂痕等缺陷大大降低了气体选择性,本文便是针对这个问题,探究新的修饰材料以及优化合成方法,以制备出致密无缺陷的高性能分子筛膜。首先创新性的提出了使用富含硅铝组分的高岭土作为修饰层来合成NaA/ZSM-5复合膜。在此过程中,通过抽滤的方法,高岭土被修饰在载体和NaA膜表面,以促进载体、NaA膜以及ZSM-5膜界面之间的连接。NaA和ZSM-5膜分别采用压差法和二次生长法在60℃条件下合成24h以及在180℃条件下合成12h。XRD和SEM结果表明,所合成的膜具有纯相的双层结构,两层膜的厚度分别为15.67μm和4.33μm。单气体渗透测试结果表明,最终合成出NaA/ZSM-5复合膜的H2/N2选择性达到4.65,远高于相应的努森扩散系数3.74,相对应的H2和N2渗透率分别为2.39×10-6 mol.s-1·m-2·Pa-1 和 5.13×10-7 mol.s-1·m-2·Pa-1。此外,本文结合有机粘结剂和高岭土各自的优点,采用APTES改性高岭土修饰载体合成NaA分子筛膜的方法,合成出了性能优异的NaA分子筛膜,并详细探究了合成液组成,合成温度,修饰次数以及晶种等条件的影响。XRD和SEM结果表明,最终在氧化铝陶瓷管表面合成出了均匀致密无缺陷的NaA分子筛膜。渗透测试结果表明,此NaA分子筛膜的H2/N2选择性可以达到4.97,相对应的两种气体的渗透率分别为5.72×10-7 mol.s-1· m-2· Pa-1 和 1.15×10-7 mol· s-1.m-2· Pa-1;同时,为了进一步验证气体分子在分子筛膜孔道中的传输分离机理,本文探究了 H2、N2、CH4、CO和CO2通过NaA分子筛膜的渗透率以及温度和压力对气体渗透率和双气体理想选择性的影响,证明气体分子在分子筛孔道中的传输分离机理为分子筛分。