MFI型分子筛膜的制备及表征

采用无模板剂的二次生长合成方法,在-αA l2O3基膜上合成了MFI型分子筛膜,用XRD,SEM和气体渗透实验等方法进行表征,表明合成在-αA l2O3基膜的物质为MFI型分子筛。二次生长分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298 K和473 K时分别为77和70,气体分离数据表明,2种分子筛膜对气体分离是由分子筛分占主导,同时分子筛膜完整无裂缺。不同温度,通过MFI分子筛膜渗透汽化分离质量分数分别为5%、50%和95%的乙醇/水的渗透通量和分离因子,结果表明渗透通量随温度的升高而升高,而分离因子随温度的升高却降低;渗透通量随乙醇质量分数的升高而降低,分离因子却随质量分数的升高而升高。     

有机硅烷改性ZSM-5/BPPO非对称膜制备及其渗透汽化性能

以硅烷改性ZSM-5分子筛为填充剂,采用沉浸凝胶相转化法制备了ZSM-5/BPPO非对称膜. 结果表明,分子筛在BPPO膜中分散均匀,填充分子筛后膜表面粗糙度增大、疏水性增强. 以低浓度乙醇-水体系为研究对象,考察了分子筛填充量、进料液浓度及进料液温度对ZSM-5/BPPO膜渗透汽化分离性能的影响. 结果表明,随乙醇浓度增大,ZSM-5/BPPO膜的分离因子减小,渗透通量增大;随进料液温度升高,ZSM-5/BPPO膜的分离因子及渗透通量均增大;在60℃、分子筛填充量为0.3%(w)时,ZSM-5/BPPO膜对5%(w)乙醇-水体系的分离因子高达18.49,渗透通量为529.69 g/(m2×h). ZSM-5/BPPO膜对不同醇-水体系的分离结果表明,醇类分子量越大,膜分离性能越好.     

Silicalite-2分子筛膜的制备及其渗透汽化性能研究

利用二次晶种法在多孔α-Al2O3支撑体表面制备了全硅Silicalite-2分子筛膜。通过XRD和SEM等分析方法对分子筛膜进行表征,并考察了晶化时间、晶化温度以及水含量对分子筛成膜的影响。结果表明,在n(TBAOH)∶n(TEOS)∶n(H2O)=1∶3∶100,晶化时间为48 h,晶化温度为130℃下所制备的膜完整致密。将制备的分子筛膜用于渗透汽化分离有机物/水溶液,实验显示其具有有机物优先选择透过性。随着进料质量分数的降低和料液温度的升高,渗透通量和分离因子均增大。70℃分离5%的乙醇/水溶液、乙酸/水溶液和DMF(二甲基甲酰胺)/水溶液时,渗透通量分别为1.12、1.14 kg/(m2·h)和0.87 kg/(m2·h),分离因子分别为5.1、1.6和2.4。     

PDMS/陶瓷复合膜用于乙醇回收的中试研究

采用中试装置，测评商业化PDMS/陶瓷复合膜回收乙醇的分离性能，考察了进料流量、操作温度及进料液乙醇质量分数对乙醇分离性能的影响，其中，详细研究了进料液乙醇质量分数连续变化时，膜的分离因子和渗透侧乙醇质量分数及水通量等数据的变化趋势。结果表明：在测试范围内，进料流量对膜分离性能的影响不大；随着操作温度的增加或进料液乙醇质量分数的提高，渗透通量增加，渗透侧乙醇质量分数呈现出不同的变化趋势。进料液乙醇的质量分数从9.86%连续降至0.55%的过程中，乙醇/水分离因子逐步提高，乙醇通量逐步降低，水通量基本保持不变。     

NaA/PAN复合膜渗透汽化分离DMF/H_2O溶液的性能研究

采用流延法制备大面积的NaA/PAN分子筛复合膜,并用于渗透汽化分离二甲基甲酰胺/水(DMF/H2O)溶液。考察了料液组成、进料量和操作温度对膜分离性能的影响。实验结果表明:渗透通量随着温度的升高而增大,在DMF质量分数为20%,操作温度为24℃,料液量为1.5 m3/h,膜后侧压力为500 Pa的条件下,NaA/PAN膜的渗透通量达到1.84 kg/(m2·h),分离因子为11.5。     

用于回收酰胺类溶液的TS-1渗透汽化膜的制备和性能测定

采用晶种法制备了不同Ti含量的TS-1/α-Al_2O_3分子筛膜,并用于渗透汽化回收酰胺类溶液。通过X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对合成的分子筛膜进行表征,结果表明钛原子进入到分子筛骨架。渗透汽化实验结果显示,TS-1分子筛膜具有较好的分离性能且优先透过有机物,可用于酰胺类有机物的回收利用。n(Ti)/n(Si)为0.015合成的TS-1分子筛膜,在进料温度为65℃,操作压力为300 Pa的条件下,分离质量分数为5%的DMF/H_2O和DMAc/H_2O溶液,渗透通量分别为1.34 kg/(m~2·h)和1.13 kg/(m~2·h),回收后溶液的质量分数提高到19.4%和16.2%。     

Silicalite-1分子筛膜渗透蒸发条件的响应面分析与优化

采用Silicalite-1分子筛膜用于低浓度乙醇/水溶液的渗透蒸发分离,运用单因素实验考察了晶种质量分数、晶化温度、晶化时间3个制备条件对Silicalite-1分子筛膜渗透蒸发分离性能的影响,借助响应面分析（RSM）研究了料液温度、乙醇质量分数、真空压力3个运行条件对分离系数和渗透通量的影响。单因素实验结果表明,在晶种质量分数为0.3%、晶化温度为175℃、晶化时间为7h条件下制备的Silicalite-1分子筛膜对乙醇/水的渗透蒸发分离效果较好。RSM结果表明,料液温度、料液配比、真空压力对分离系数和渗透通量的影响显著,根据RSM建立多项式模型并对该模型预测的最佳条件进行了实验验证,实验结果与模型预测较为吻合。在进料温度为70℃、乙醇质量分数为3.49%、真空压力为7.82kPa条件下,实际分离系数和渗透通量与预测值偏差分别小于5.46%和7.39%。     

γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性壳聚糖渗透蒸发杂化膜的制备及乙醇脱水性能研究

通过γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅(KH-560)对壳聚糖进行交联改性制备乙醇脱水渗透蒸发杂化膜.实验结果表明偶联剂的加入能有效提高壳聚糖膜的分离效果,随着偶联剂含量的增加,杂化膜的对水的选择性先增加后下降,在2％(质量分数)时有最好的选择性.膜的分离因子随着进料温度的增大而降低,随着乙醇浓度的增大而增大;通量随着进料温度的增大而增大,随着乙醇浓度增大而减小.硅烷偶联剂/壳聚糖杂化膜呈现出良好的渗透蒸发分离性能,当进料乙醇浓度为95％(质量分数),温度为35℃时,通量和分离因子分别为134g/(h·m2)和97214.     

PEA-NaA /α-Al2OPEA-NaA /α-Al2O3复合支撑分子筛膜的微波水热合成

采用微波水热合成法在聚醚酰亚胺(PEI)-NaA分子筛/α-Al2O3复合载体表面合成了具有高选择性的致密NaA型分子筛膜,重点考察了微波辐射时间对成膜的影响。采用X射线衍射图谱(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对NaA型分子筛膜进行了表征。XRD结果表明,复合载体表面生成的膜中只有NaA分子筛的晶相;SEM结果表明,复合载体基膜表面覆盖了一层致密连续的NaA型分子筛膜。合成的NaA型分子筛膜在不同质量分数乙醇中的渗透汽化性能结果表明,渗透通量随乙醇质量分数增大而减小,分离因子则反之,当乙醇质量分数为95%时,渗透通量仅0.05 kg/(m2.h),而分离因子高达13 000。     

PEI-NaA/α-Al_2O_3复合支撑分子筛膜的微波水热合成

采用微波水热合成法在聚醚酰亚胺(PEI)-NaA分子筛/α-Al2O3复合载体表面合成了具有高选择性的致密NaA型分子筛膜,重点考察了微波辐射时间对成膜的影响。采用X射线衍射图谱(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对NaA型分子筛膜进行了表征。XRD结果表明,复合载体表面生成的膜中只有NaA分子筛的晶相;SEM结果表明,复合载体基膜表面覆盖了一层致密连续的NaA型分子筛膜。合成的NaA型分子筛膜在不同质量分数乙醇中的渗透汽化性能结果表明,渗透通量随乙醇质量分数增大而减小,分离因子则反之,当乙醇质量分数为95%时,渗透通量仅0.05 kg/(m2.h),而分离因子高达13 000。     

ZSM-5/NaY型复合分子筛膜的制备及其渗透汽化性能研究

采用水热合成法在n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)∶n(Na_2O)∶n(H_2O)为25∶1∶22∶600的合成液体系中合成高性能的ZSM-5/NaY型复合分子筛膜,考察了陈化时间、合成液中水的摩尔分数、合成时间以及合成温度对膜的渗透汽化分离性能的影响,同时,考察了ZSM-5/NaY型复合分子筛膜的稳定性。利用SEM和XRD对膜的形态结构进行表征。结果表明,在合成液陈化18 h后,在105℃下晶化6 h,可成功制备出连续致密的ZSM-5/NaY型复合分子筛膜;在75℃下分离90%的异丙醇/水体系,渗透侧水质量分数可以达到99.15%以上,渗透通量保持在2.12 kg/(m~2·h)以上,并且具有良好的重复性。     

以多次原位水热法合成Ge-ZSM-5分子筛膜及其渗透蒸发性能的研究

在α-A1_2O_3载体上,通过多次原位水热合成制备Ge-ZSM-5分子筛膜,并利用渗透蒸发膜分离技术从乙酸/水溶液中分离乙酸。考察了晶化时间和合成液中Ge含量对膜的结构和性能的影响。在溶胶物质的量组成为Ge(C_2H_5O)_4∶SiO_2∶TPAOH∶H_2O=1∶x∶5.13∶2 246(x=100,25)的合成液中,经过3次水热晶化,所得的膜均为致密膜,膜的分离因子随温度的升高而增加,渗透通量受温度影响不大。在Si/Ge=25的溶胶中,一次原位水热晶化24 h,二次原位水热晶化18 h,三次原位水热12 h合成的膜质量最优,对5%乙酸水溶液,在90℃时,分离因子可达2.0,此时渗透通量为0.8 kg/(m2·h)。     

以多次原位水热法合成Ge-ZSM-5分子筛膜及其渗透蒸发性能的研究

在α-A1_2O_3载体上,通过多次原位水热合成制备Ge-ZSM-5分子筛膜,并利用渗透蒸发膜分离技术从乙酸/水溶液中分离乙酸。考察了晶化时间和合成液中Ge含量对膜的结构和性能的影响。在溶胶物质的量组成为Ge(C_2H_5O)_4∶SiO_2∶TPAOH∶H_2O=1∶x∶5.13∶2 246(x=100,25)的合成液中,经过3次水热晶化,所得的膜均为致密膜,膜的分离因子随温度的升高而增加,渗透通量受温度影响不大。在Si/Ge=25的溶胶中,一次原位水热晶化24 h,二次原位水热晶化18 h,三次原位水热12 h合成的膜质量最优,对5%乙酸水溶液,在90℃时,分离因子可达2.0,此时渗透通量为0.8 kg/(m2·h)。     

二次水热合成法制备ZSM-5分子筛膜及其渗透汽化性能

采用二次水热合成法在管状多孔莫来石支撑体上制备高耐酸性ZSM-5分子筛膜,系统地研究分子筛晶种和合成溶胶中H₂O/SiO₂摩尔比率对ZSM-5分子筛膜生长与渗透汽化性能的影响,采用X射线衍射、冷场扫描电子显微镜和电子能谱等表征技术分别对制备的ZSM-5分子筛及其ZSM-5分子筛膜的结构、形貌和Si/Al比进行表征。针对分离75℃、90% HAc/H₂O的水溶液,最优化条件下制备的ZSM-5分子筛膜表现出优良的渗透汽化性能,渗透通量和分离因子分别为0.98kg/(m²·h)和890。此外,本研究所采用制备耐酸性ZSM-5分子筛膜的方法表现出良好的重现性,重复制备的12根ZSM-5分子筛膜在75℃下分离90% HAc/H₂O的水溶液时,平均通量和分离系数分别为（0.85±0.15）kg/(m²·h)和650±290。再者,ZSM-5分子筛膜在45～75℃的温度范围内分离50%～95% HAc/H₂O水溶液时都表现出优良的渗透汽化性能。     

PDMS/PEI膜渗透汽化分离正丁醇/乙醇/水的性能及渗透通量关联模型研究

采用聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺(PDMS/PEI)膜渗透汽化分离正丁醇/乙醇/水体系,考察进料温度、进料组成等条件对膜渗透汽化分离性能的影响;采用Arrhenius型半经验渗透通量关联模型描述PDMS-PEI膜分离正丁醇/乙醇/水体系膜通量变化。结果表明,当原料液中正丁醇质量分数分别为4.0%、4.5%和5.0%时,正丁醇/乙醇/水三元体系中正丁醇渗透通量分别至少提高14.2%、17.7%和23.4%。渗透通量关联模型能较好地描述PDMS-PEI膜分离正丁醇/乙醇/水体系膜渗透通量变化。     

CA和CTA膜分离MeOH/MTBE混合物渗透汽化性能研究

分别研究了甲醇(MeOH)和甲基叔丁基醚(MTBE)纯纽分在二醋酸纤维素(CA)和三醋酸纤维素(CTA)膜内的吸着性能、扩散系数及渗透通量.结果表明,活度在0.2～1.0范围内,MeOH在CA和CTA膜内的平衡吸着质量分数分别为0.018～0.172和0.032～0.175,远大于MTBE,而组分在2种膜中的溶解度无明显差别,2种组分在CTA膜中的扩散系数和渗透通量均大于CA膜.考察了进料温度在25℃、32℃和40℃下,料液中MeOH质量分数为5%～35%时,MeOH/MTBE混合物在CA膜中的渗透通量和分离系数,结果表明,随着进料温度和料液中MeOH浓度的升高,通量增加,分离系数减小.     

交联壳聚糖渗透蒸发膜的制备及其在偏二甲肼/水体系分离中的应用

采用壳聚糖为原料,聚酯无纺布为支撑层,用戊二醛交联制备了高选择性、高通量的交联壳聚糖渗透蒸发复合膜.考察了料液浓度、料液温度、膜厚等对偏二甲肼/水体系分离性能的影响.结果表明:在料液温度为10℃,膜厚度为25 μm,进料液中偏二甲肼的质量分数为50％时,改性复合膜的分离因子最高达到5.25,渗透通量可达167 g/(m...     

TiO_2/PVA杂化膜的渗透蒸发性能及结构表征

通过纳米TiO2粒子填充改性制备了新型TiO2/PVA杂化膜。红外光谱表明纳米TiO2表面的羟基与聚乙烯醇(PVA)链上的羟基存在较强的氢键作用。扫描电镜显示当TiO2的质量分数低于1.5%时,在PVA中分散均匀。X射线衍射显示纳米TiO2的加入降低了膜的结晶度。通过对含水质量分数低于20%的水/乙醇体系的脱水研究了该杂化膜的渗透性能,考察了TiO2粒子填充量、料液质量分数和温度与膜分离性能之间的关系。渗透通量J随着TiO2、水质量分数和温度的升高而增加,分离因子随着温度和水质量分数的升高而下降,在TiO2质量分数为1.5%时分离因子达到最佳值。40℃下分离质量分数85%的乙醇水溶液,分离因子可达1 590,渗透通量为0.049kg/(m2.h)。     

壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈聚离子复合膜渗透汽化分离乙酸乙酯水溶液

制备了壳聚糖-海藻酸钠/聚丙烯腈（CS-SA/PAN）聚离子复合膜,将此膜用于渗透汽化分离乙酸乙酯水溶液.用红外光谱（FT-IR）表征CS、SA、CS/SA均质膜.研究CS-SA/PAN聚离子复合膜的溶胀性、料液浓度和SA质量分数、操作温度对乙酸乙酯水溶液脱水效果的影响.实验表明：CS/SA聚离子均质膜在乙酸乙酯水溶液中的溶胀度随溶液中水质量分数的增加而增大,随SA的质量分数增加而减小,40℃、SA质量分数为2.0%时,CS/SA聚离子均质膜在乙酸乙酯质量分数为97%的水溶液中溶胀度可达51%.随着SA质量分数的增加,CS-SA/PAN聚离子复合膜的渗透通量减小,分离因子增大,40℃、SA质量分数为2.0%时,分离乙酸乙酯质量分数为97%的水溶液,CS-SA/PAN聚离子复合膜渗透通量可达348g/（m^2.h）,分离因子为7245.随着料液中水含量的增加和料液温度的升高,膜渗透通量增大,分离系数减小,渗透通量与料液温度的关系能较好地吻合Arrhenius方程.     

新型渗透蒸发膜聚甲基双苯基硅氧烷膜的制备和分离

采用2种不同配方制备出苯基含量不同的聚甲基双苯基硅氧烷(PMPhS)膜并用于分离苯-水体系。接触角测定结果表明2种膜比PDMS膜亲苯疏水性增强。以渗透通量和分离因子为评价指标,研究了原料液温度、流动状况、质量分数、膜下游侧压力对渗透蒸发分离性能的影响,结果表明,随着原料液温度、流速以及料液浓度的提高,通量和分离因子都增加,随着下游侧压力的升高,通量和分离因子均降低。