煤系高岭土微波合成NaA分子筛膜及其性能与表征

主要对高岭土微波合成NaA分子筛膜及其性能进行了研究.从铝源和晶化时间等方面研究了对煤系高岭土微波合成NaA分子筛膜的影响,并比较了水热合成NaA分子筛膜和微波合成NaA分子筛膜性能.通过实验发现,以高岭土为原料制备的NaA分子筛膜经微波合成,其乙醇脱水渗透汽化中分离因数超过10 000;NaA分子筛膜的微波合成在晶化时间分别为15、20和25min时,其渗透汽化通量由2.44kg/(m2.h)降低为0.92kg/(m2.h),分离因数由2 945增大为11 846,其中NaA分子筛膜在晶化时间为20min时,其分离因数和渗透通量分别为10 359和1.13kg/(m2.h);同时在相同配方条件下,水热合成的NaA分子筛膜和微波加热合成的NaA分子筛膜相比,反应时间由4h降低为20min,而分离因数由5 231增加到10 360.     

面向生物燃料乙醇生产的高填充密度板式NaA分子筛膜合成研究

生物燃料乙醇的推广使用为我国碳中和提供有力支持.通过粮食发酵得到生物燃料乙醇,然而发酵液中乙醇含量较低,需要进一步脱水纯化.膜法渗透汽化技术是最节能的脱水技术,其中分子筛膜是该技术核心.本文采用焙烧辅助继代晶种法于平板载体上制备出高性能NaA分子筛膜.本实验详细考察了母液涂层热处理温度和时间对NaA膜合成的影响.SEM...     

四通道中空纤维NaA分子筛内膜的制备与表征

采用错流真空抽吸涂晶与动态水热合成的方法在四通道陶瓷中空纤维载体的内表面制备出高性能的NaA分子筛膜, 并用于75℃下90wt%乙醇/水混合物渗透汽化脱水分离, 系统考察了晶种液流速、涂晶时间与合成温度对NaA分子筛膜形貌与分离性能的影响。结果表明, 当晶种液流速为100 mL/h、涂晶时间为5 s时制备的NaA分子筛膜致密均匀; 晶种液流速过慢或者涂晶时间过长会导致膜厚增加同时也会在膜表面产生缺陷。当膜在100℃下水热合成两次, 制备的NaA分子筛膜分离性能最佳, 此时膜的分离因子为1585, 通量高达8.8 kg/(m²•h)。当合成温度过低时, 膜的晶化程度较低, 膜表面出现缺陷; 当合成温度过高时, 膜晶体生长速率过快, 交互生长程度较差, 膜的断面产生缺陷, 导致膜分离性能较低。     

不同预植晶种法制备NaA分子筛膜及其表征

采用多种预植晶种法在管状ɑ-Al2O3外表面水热晶化制备NaA分子筛膜.使用XRD、SEM对合成的膜层进行形貌表征,并用渗透气化技术考察膜的醇水分离性能.结果表明,采取搽涂-浸渍法在支撑体表面预植晶种,并进行2次4h水热晶化成膜制备的膜性能最好,在343K进料液中乙醇质量分数为90%时分离因子与渗透通量分别为6824和1.40kg/(m2·h).并考察操作温度以及料液水含量对膜渗透汽化分离性能的影响.随料液中水含量的增加,分离因子先升高后下降,渗透通量呈增大趋势;随着操作温度升高,分离因子逐渐降低而渗透通量随之增加.     

流动体系中NaA分子筛膜的制备及渗透汽化分离性能研究

以液体硅酸钠、铝酸钠和氢氧化钠为原料,在一种流动体系中制备了工业应用规格的NaA分子筛膜,用XRD和SEM对分子筛膜的晶相结构和表面形貌进行了表征,所制备的NaA分子筛膜具有优良的渗透汽化分离性能.这种流动体系中制备分子筛膜的新方法从根本上避免分子筛合成过程中的浓度梯度问题,有利于制备均匀、连续、致密、分离性能优异的分子筛膜,特别适合于制备工业应用规模的分子筛膜.     

陶瓷中空纤维内表面动态水热合成NaA分子筛膜及其表征

采用动态水热法在氧化铝陶瓷中空纤维内表面原位合成了NaA分子筛膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)表征了分子筛膜的物相及微观形貌,通过渗透汽化测试考察了膜的乙醇/水分离性能,研究了合成工艺参数对成膜过程及膜质量的影响。结果表明,动态下合成的分子筛膜,晶体交联紧致,膜层薄且连续性好,厚度约4μm;提高动态速度有利于降低载体内外合成液的温差和浓度差,缩短晶化时间。在温度343K下,分离质量分数90%的乙醇/水体系,膜的渗透通量和分离因子可达1.03kg/(m2·h)和3 781,对乙醇/水表现出良好的分离效果和可重复性。     

渗透汽化脱水分子筛膜的制备与应用研究

开发了擦涂-浸渍涂晶法和亚微米晶种诱导制备NaA分子筛膜技术,有效地提高了膜的成品率、缩短了合成时间,获得了适合规模化生产的制膜工艺。通过分子模拟的方法,对有机溶剂和水在分子筛膜中的传质机理进行了探讨。对NaA分子筛膜在体系中的水热、酸碱和盐稳定性进行了系统地研究,提出了相应的预处理工艺,并设计建造出渗透汽化工业应用装置,实现了长时间稳定运行。     

高性能NaA分子筛-聚酰亚胺复合分离膜的制备及表征

采用微波加热法在a-Al2O3载体表面合成了NaA分子筛膜,通过对其浸渍镀膜及亚胺化处理制备出致密NaA分子筛-聚酰亚胺(PI)复合分离膜.采用XRD、FT-IR、SEM分析手段和气体渗透实验对NaA分子筛-Pl复合膜进行了表征.考察了NaA分子筛膜与NaA分子筛-PI复合膜的形貌、结构和渗透性能差异.XRD结果表明,...     

亲水性沸石膜在异丙醇脱水中的应用及其耐酸性研究

采用二次生长法,在α-Al2O3陶瓷管上制备亲水性NaA、T型、ZSM-5沸石膜,采用SEM对其进行表征.比较3种亲水性膜在异丙醇/水体系的渗透汽化性能,考察其在不同的料液温度下对异丙醇的分离效果.通过优化膜合成液中Si/Al和F-/Si的摩尔比、合成时间等条件,提高ZSM-5沸石膜的渗透汽化性能.分析考察膜的耐酸性能,结果显示ZSM-5沸石膜具有良好的耐酸性;将ZSM-5沸石膜在pH为5.8的酸性溶液浸泡10天后,用于97%的乙酸乙酯/水体系中渗透汽化脱水,渗透液水含量可达99.59%,渗透通量可达0.12kg/(m2·h),分离因数高达7 894.     

TS-1分子筛膜制备和催化性能的研究

采用二次水热合成法在管状莫来石支撑体上制备TS-1分子筛膜,通过XRD、FT-IR、UV-Vis和SEM表征技术考察二次水热合成法中浸涂支撑体时晶种悬浮液浓度、合成液中的nH_2O_2/nSiO_2比率、合成液中晶种添加量等对TS-1分子筛膜的生长和催化性能的影响.当合成液的摩尔组分比、晶种液浓度、合成液中的nH_2O_2/nSiO_2比率、溶液中晶种添加质量分数、合成温度和合成时间分别为SiO_2∶0.03TiO_2∶0.2TPAOH∶120H_2O、5%、6、1%、150℃和24h时,连续致密的TS-1分子筛膜在H_2O_2氧化异丙醇反应中表现出良好的催化性能.其次,在渗透汽化-催化氧化耦合反应过程中,当异丙醇与H_2O_2摩尔比和反应温度分别为1∶2和70℃时,异丙醇的转化率达到81.14%,TS-1分子筛膜的通量为2.23kg/(m~2·h).     

A型分子筛膜的制备及其对乙酸乙酯-水体系的分离性能

为了实现乙酸乙酯-水体系的低能耗高效分离,采用双晶种热浸渍法合成具有高分离因子的A型分子筛膜.在α-Al_2O_3陶瓷管表面先在180℃热浸渍涂敷平均粒径约为2.0μm的大晶种填补陶瓷管的孔道缺陷,再在70℃下涂敷平均粒径约为0.4μm的小晶种作为分子筛膜生长的活性中心.通过70℃条件下水热晶化6h合成的A型分子筛膜结构规整,表面致密,厚度约为10μm.对乙酸乙酯-水体系进行渗透汽化分离,在操作温度为110℃条件下,原料中含水质量分数为3%时,渗透侧水质量分数为99.68%,分离因子约为10 000,水通量为1.72kg/(m~2·h);通过渗透汽化分离后渗余液乙酸乙酯产品中水质量分数可降至0.02%,达到乙酸乙酯优等品的国标要求,此时渗透液水质量分数为99.23%,A型分子筛膜的分离因子可达210 000.     

清液体系高性能T型分子筛膜的制备及表征

采用二次生长法, 在廉价大孔α-Al₂O₃管状载体上通过变温热浸渍涂晶法获得连续致密的晶种层, 在摩尔配比为1SiO₂:0.05Al₂O₃:0.26Na₂O:0.09K₂O:30H₂O清液体系中120℃水热晶化16 h成功制备出T型分子筛膜。实验考察了小晶种液浓度, 晶化时间对T型沸石分子筛膜的形貌和性能的影响。XRD和SEM结果表明, 晶化过程中晶种的外延生长和新的晶核成核过程同时进行, 晶种的外延生长和新核的诱导作用产生协同作用, 缩短T型沸石膜的生长时间。将制备的T型沸石分子筛膜用于75℃渗透汽化分离10wt%水/异丙醇体系, 其渗透通量和分离系数分别达到2.96 kg/(m²·h)和6400。     

沸石分子筛膜合成的新方法

沸石分子筛膜在气体分离、渗透汽化、蒸汽渗透、水处理及膜反应器等领域均有广阔的应用前景.由于沸石膜的性能受到晶间缺陷、薄膜厚度及晶体取向性等诸多因素的影响,因此其研究焦点主要集中于沸石膜制备工艺的改进.本文分类介绍了近十年沸石膜合成的新方法,并对其特点进行了总结,主要包括:(1)载体预处理方法中的预堵孔技术新操作方法、载体表面改性新操作方法;(2)晶种层制备方法中的分级晶种浸涂法、湿摩擦涂种法、蒸汽辅助转化涂种法;(3)晶化过程操作方法中的油浴晶化法、无凝胶蒸汽辅助晶化法、水热晶化法+干凝胶转化法、超声波辅助法;(4)模板剂去除方法中的O-RTP法、臭氧氧化法、等离子体辅助焙烧法;(5)膜层后处理方法中的化合物沉积改性法和室温离子液体改性法等.此外对沸石膜合成方法的发展方向也进行了展望.     

抽空涂晶法合成A型分子筛膜及渗透汽化性能研究

采用抽空涂晶二次生长法在管状α-Al2O3基膜上合成了具有高选择性、高渗透量的A型分子筛膜.XRD结果表明,分子筛膜晶相中只有A型分子筛存在;SEM表明,基膜表面覆盖了一层致密连续的分子筛膜.考察了A型分子筛膜的渗透汽化性能,结果表明,在温度为323K和343K下,当原料液中异丙醇的质量分数为95%时,其水/异丙醇分离系数都大于10000,渗透量分别为1.27kg/(m2·h)和1.74kg/(m2·h).     

NaA型分子筛掺杂PAN/PES复合纳米纤维膜制备及性能研究

通过水热法合成NaA型分子筛颗粒,采用静电纺丝技术成功制备了NaA型分子筛掺杂聚丙烯腈(PAN)/聚醚砜(PES)复合纳米纤维膜。以扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱分析等手段对制备的NaA型分子筛以及PAN/PES/NaA复合纳米纤维膜进行表征及测试,同时探索了NaA型分子筛的掺杂量、纤维膜的面密度以及测试粒径、时间、气溶胶流速对空气过滤性能的影响。空气过滤测试结果表明:在NaA型分子筛掺杂量为1.5%(质量分数),纤维膜面密度为0.72g/m~2条件下,对粒径为0.33μm的邻苯二甲酸二辛酯气溶胶颗粒的过滤效率高达96.525%,空气过滤压降仅为65.337Pa,品质因数为0.096Pa~(-1)。     

菱沸石分子筛膜的合成调控与气体分离研究进展

菱沸石(Chabazite, CHA)分子筛膜因其八元环小孔(0.38 nm)三维孔道结构、可调的表面特性、较高的材料稳定性与制备可重复性, 使其在轻质气体分离方面具有优异性能, 近年来逐渐成为分子筛膜研究热点之一。本综述介绍了两种CHA分子筛膜(SAPO-34膜、SSZ-13膜)的基本特性, 对比了CHA分子筛膜的合成方法(原位合成法、二次生长法、微波加热法)优缺点及其应用现状, 并重点针对主流的二次生长法制备SSZ-13膜与SAPO-34膜过程中关键条件对薄膜质量的影响规律进行了详细阐述, 包括铺种条件(载体种类、晶种类别、铺种方式), 水热合成条件(晶化时间、晶化温度、含水量、硅铝比、模板剂、阳离子种类)与煅烧方式(常规煅烧、分段煅烧、快速热处理), 经细化分析总结出上述两种膜的优选合成条件; 并进一步汇总了CHA分子筛膜表面化学调控(硅铝比调控、阳离子交换、杂原子替换、氨基功能化、表面修饰)对气体分离增强的策略, 总结了CHA分子筛膜在各种气体体系中的分离特点与单组分气体渗透特性。最后, 对CHA分子筛膜今后的发展和应用前景进行了展望。     

小晶粒TS-1分子筛膜的制备及表征

以椭球形小晶粒TS-1分子筛为晶种, 采用超声法在多孔α-Al₂O₃载体上获得紧密、均匀、连续的晶种层, 经二次生长形成小晶粒的TS-1分子筛膜. 通过改变合成液碱度(OH^-/Si)和晶化时间等合成参数, 调变分子筛膜的微结构. SEM和XRD检测结果表明, 当OH^-/Si＝0.09, 水热合成24h时, 晶种没有交联成膜, 延长晶化时间至48h, 可得到致密交联的TS-1分子筛膜, 晶体的大小约为500nm, 进一步延长晶化时间至72h时, 膜的结晶度降低, 表面覆盖一层无定形物质. 提高碱度, OH^-/Si＝0.21, 水热反应24h, 得到的膜结构不对称, 上层是高度交联的致密分子筛膜, 晶粒大小约为400nm, 致密膜与载体之间没有交联生长的晶种.     

壁厚对支撑体及所制备NaA膜脱水性能的影响

利用挤出成型法制备了不同壁厚的管式莫来石陶瓷支撑体,随后采用二次生长法在这些支撑体表面制备出了NaA分子筛渗透汽化膜,考察了壁厚对支撑体及所制备分子筛膜性能的影响.结果表明,降低壁厚有利于提高支撑体纯水通量和分子筛膜的渗透通量.壁厚为1.8 mm的支撑体较壁厚为2.4 mm的支撑体纯水通量提高了24%,所制备的分子筛膜用于实际乙醇脱水过程平均通量提高了27%.进一步降低壁厚导致支撑体强度及截面圆度降低,无法满足实际工业应用需求.     

含氟体系下亲水性ZSM-5沸石分子筛膜的制备及其性能

用变温热浸渍法在廉价大孔α-Al₂O₃的载体管上涂覆大小晶种引入平整均匀的晶种层, 随后在无有机模板剂的含氟体系下通过二次水热生长法制备了亲水性ZSM-5沸石分子筛膜。实验考察了小晶种液浓度对形成晶种层及ZSM-5沸石分子筛膜形貌和性能的影响。并将制备的ZSM-5沸石分子筛膜分别用于渗透汽化异丙醇脱水和乙酸脱水体系中。结果显示, 小晶种液浓度为0.2wt%时, 制备的ZSM-5沸石分子筛膜在75℃下对10wt%水/异丙醇和10wt% 水/乙酸混合物体系均具有优良的分离性能, 其渗透通量分别为3.64 kg/(m²·h)和0.61 kg/(m²·h), 分离因子分别达3204和1321。     

微波场中NaA分子筛膜合成规律的研究

采用微波加热技术,常压回流条件下,在多孔氧化铝载体上制备出连续NaA分子筛膜,详细考察了放置方式、碱度、钠离子浓度以及合成次数对膜形成的影响.XRD和SEM表征结果显示,竖立放置和平置在顶部有利于提高膜的连续程度;高的碱度和高的钠离子浓度都不利于形成连续膜,反而溶解膜层;凝胶体系更易抑制转晶;在较短的合成时间里,多次合成有利于形成连续致密膜.