分子筛膜制备研究进展

叙述了分子筛膜的几种合成方法,同时还深入探讨了国内外分子筛膜的研究现状,介绍了膜科学研究的最新成果。详细介绍了膜分离机理和蒸气相转移法、晶种法、原位合成法、微波法、仿生合成法等分子筛膜制备的研究现状。     

纳米T型分子筛的合成

在85℃和添加质量分数为10%模板剂的条件下,采用普通加热或微波加热方法合成了平均粒径在80～150 nm范围的T型分子筛.采用XRD、IR、SEM和N2吸附脱附法表征了合成的试样.结果表明,合成的纳米级T型分子筛具有均匀的颗粒粒径分布和大的比表面积,而且极少量的纳米晶种就能有效地促进T型分子筛的结晶.纳米晶体强的晶种效应主要归结于纳米晶体具有可提供给新晶核形成的、大的晶体比表面积和快的自身生长速率.同时,进一步考察了合成条件:晶种、模板剂、合成温度和加热形式对晶粒大小和分布的影响.     

管状NaY型分子筛膜的合成

分别采用密闭式不锈钢反应釜和开口式回流玻璃反应器,在多孔管状支撑体表面水热合成NaY型分子筛膜.探讨了硅铝溶胶老化时间、合成温度及时间、支撑体等成膜条件对分子筛膜性能的影响,对合成膜进行了XRD和SEM表征.与鼓风烘箱加热的不锈钢反应釜相比,采用油浴加热的玻璃反应器的反应时间更短;同时,形成分子筛膜的渗透性能受支撑体材质的影响很大.在优化的合成条件下,膜对水/有机物混合物具有较好的分离选择性.莫来石支撑体上形成的NaY型分子筛膜应用于75℃、水/乙醇(质量比为10/90)和水/异丙醇(质量比为10/90)体系的渗透通量和分离因子分别高达2.97 kg·m-2·h-1和305,2.45 kg·m-2.h-1和920.而不锈钢支撑体上制备的分子筛膜的渗透通量均为莫来石支撑体上合成膜的1.5倍以上.     

NaY型分子筛膜的合成及表征

采用二次生长法，在管状莫来石支撑体外表面水热合成了NaY型分子筛膜。讨论了多种因素，如凝胶老化时间、合成温度、合成时间等对膜合成的影响。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对膜进行了表征。XRD谱图证明在支撑体外表面形成了NaY型分子筛，根据SEM照片，膜层厚度在10—20μm。该膜表现出了对水的很高选择性，表明所制备的膜缺陷较少。     

NaA型分子筛膜的合成与渗透汽化性能研究

采用二次生长法,在多孔管状莫来石支撑体上合成了高性能的NaA型分子筛膜.利用SEM和XRD对合成的NaA型分子筛膜进行了结构表征.XRD结果表明,在莫来石支撑体上可形成纯的NaA型分子筛晶体;SEM结果表明支撑体外表面上形成了一层厚度为5～10μm的连续致密的分子筛膜.渗透汽化测试实验表明,在优化条件下合成的NaA型分子筛膜具有高的渗透通量和分离系数.在温度为75℃,原料液中乙醇质量分数为90%的条件下,其渗透通量和分离系数可分别高达2.85 kg·m-2·h-1和10 000.NaA型分子筛膜渗透通量受操作温度、原料液浓度变化的影响很大.当操作温度升高或原料液中水的浓度增加时,其渗透通量均显著增加.     

水热法合成超细T型分子筛

在较低温度和添加四甲基氢氧化锰溶液(TMAOH)模板剂条件下,采用水热法合成了平均粒径为150nm的超细T型分子筛.采用XRD、IR、SEM和N2吸附脱附法表征了合成的样品.结果表明,合成的超细T型分子筛晶粒具有均匀的颗粒粒径分布和大的比表面积,而且极少量的超细晶种就能有效地促进T型分子筛的结晶.添加晶种或模板剂均可以有效地控制生成晶粒的大小和分布.     

ZSM-5分子筛膜合成和成膜条件

就ZSM-5分子筛膜的合成条件研究了晶粒大小对合成分子筛膜的影响。通过实验得出沸石晶粒和载体的孔径相匹配才能合成好的分子筛膜,只有沸石晶粒稍大于载体的孔径才能合成出优质的沸石膜。实验得出的H2／C3H8 的理想分离系数为8.762。     

添加TMAOH合成A型分子筛膜及其渗透汽化性能

采用在澄清合成液中添加少量四甲基氢氧化铵（TMAOH）的方法在管状氧化铝表面合成了A型分子筛膜;采用x射线衍射谱图（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征了A型分子筛膜的特征;考察了A型分子筛膜在乙二醇／水体系中的渗透汽化性能．XRD结果表明,氧化铝表面只有A型分子筛存在;SEM结果表明,基膜表面覆盖了一层均匀、致密的分子筛膜．在澄清合成液中添加少量TMAOH,有助于减小分子筛的厚度,从而提高分子筛膜的渗透汽化性能．在温度为343,353,363K下,当水和乙二醇的质量比为85：15时,A型分子筛膜都有很高的渗透分离性能,其选择分离系数都大于10000,渗透量分别为2．88,3．18,5．08kg·（m^2·h）^-1．在上述三种温度下,当水的含量减少时,A型分子筛膜的渗透量减小;而在水的含量相同的条件下,随着温度升高,A型分子筛膜的渗透量增加．     

沸石分子筛膜合成方法的研究

膜分离技术发展迅速,在化工、食品、制药和石油工业等领域有着广泛应用,分子筛膜具有均一的孔道结构,具有高的分离选择性;复合分子筛膜的制备方法主要有原位水热晶化法和二次生长法,在使用上各有优势。     

耐酸性分子筛膜的研究进展

分子筛膜是一种可以实现分子筛分的新型无机膜,是膜分离技术的重要组成部分.分子筛膜在分离过程中具有浓缩、纯化、分离和反应促进等作用,且能耗较低,是理想的膜分离和膜催化材料.随着工业的发展,物质的提纯、化学反应过程中产物的分离等分离条件愈加苛刻,对分子筛膜的耐酸性、抗腐蚀性等要求越来越高.因此,耐酸性和抗腐蚀性分子筛膜的制备技术和表征技术有待改进和完善,进而促进膜分离技术在工业生产中发挥更大的作用.主要介绍了耐酸性分子筛膜的制备以及应用现状,并展望了耐酸性分子筛膜在工业方面的发展前景.     

合成条件对高硅SSZ-13分子筛膜单气体渗透性能的影响

采用2次水热合成法在多孔莫来石支撑体外表面上制备高硅SSZ-13分子筛膜,考察了合成溶胶中的Si/Al比、晶化时间、晶化温度、H₂O/SiO₂比对合成高硅SSZ-13分子筛膜的单气体渗透性能的影响.高硅SSZ-13分子筛膜的CO₂和CH₄的单气体渗透性能依赖于合成溶胶中的Si/Al比,Si/Al比越高,越有利于气体分离.其次,合成溶胶中H₂O/SiO₂比和晶化条件也能够影响分子筛晶体形貌、分子筛层厚度以及分子筛膜的单气体渗透性能.当合成溶胶的摩尔配比为1.000 SiO₂:0.100 Na₂O:0.100 TMAdaOH:80.000 H₂O:0.005 Al₂O₃,晶化时间和温度分别为48 h和160 ℃时,制备的高硅SSZ-13分子筛膜具有最佳的单气体渗透性能,对CO₂的渗透速率可达到3.0×10^-7 mol· m^-2·s^-1·Pa^-1),CO₂/CH₄的理想选择性为39.     

膜分离技术在再生水中的应用及膜污染研究进展

传统的废水处理工艺在一定程度上成功地处理了排放的废水.然而,改善废水处理工艺是必要的,以便使处理后的废水能重复使用.膜技术已成为从不同的废水中回收再利用水的最佳选择.介绍了超滤膜、反渗透膜、微滤膜和纳滤膜的特征,阐述了这些膜在再生水中的研究近况以及膜污染的类型和清洗方法,最后展望了膜工艺在再生水中的应用与发展.     

用于分离二甲苯异构体的MFI型分子筛膜的制备

以无模板剂二氧化硅溶胶为前驱体,用二次生长法在已浸渍分子筛种子层的α-氧化铝支撑体上制备MFI型分子筛膜,采用X射线衍射法、扫描电子显微镜和气体渗透实验表征分子筛膜的性能,研究了单组分和双组分二甲苯异构体在氧化铝支撑分子筛膜的渗透汽化分离性能.结果表明:在50℃和10 h下,二甲苯异构体单组分的渗透汽化通量按对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯的顺序依次减小;单组分的对二甲苯/邻二甲苯和对二甲苯/间二甲苯的分离因子可分别达到67和46,双组分的分别可达到29和42;单组分的对二甲苯和邻二甲苯的通量分别为7.41×10-4和0.11×10-4mol/(m2.s);双组分混合物中对二甲苯和邻二甲苯的通量分别为3.58×10-4和0.086×10-4mol/(m2.s).说明此分子筛膜适于渗透汽化分离二甲苯异构体.     

以廉价高岭土和硅藻土为原料合成方沸石分子筛膜

以廉价高岭土和硅藻土为主要原料,在管状莫来石支撑体上采用2次水热生长法合成了方沸石分子筛膜.通过气体渗透性能测试和XRD、SEM等对膜进行表征,重点考察了合成溶胶中的碱度、合成温度、晶化时间对膜层的晶体形貌和结构以及渗透性能的影响.结果表明:在n（ H2 O）: n（ Na2 O）为200的合成溶胶体系中,合成温度为150℃的条件下晶化反应6 h,可制备出结晶度好且渗透性能较高的纯相方沸石分子筛膜.室温下该膜的氢气渗透率为1.8×10-8 mol·m-2·s-1·Pa-1,H2/CO2气体分离因子为15,高于其努森扩散值（4.7）.     

酸性气体CO2的膜分离技术研究进展

气体膜分离法正发展成为分离酸性气体的一项重要技术。介绍了其基本原理,国内外开发的新型膜材料及性能的研究进展,指出了发展前景。     

天然沸石在水处理净化中的应用研究进展

天然沸石具有比较大的表面积、优良的离子交换性能和吸阳性及其丰富的储量,低廉的成本而在环保领域中得到了广泛的应用并取得了许多新的研究成果。介绍了近年来天然沸石在环境保护中的应用研究的一些主要进展。     

中空纤维复合膜气体分离性能的研究

本论文制备了用于有机蒸汽正庚烷/氮气分离的PDMS/PS,PDMS/PAN,PDMS/PVDF复合膜.研究了PS,PVDF基膜热处理温度和时间对复合膜的分离性能的影响.结果表明：PDMS/PS复合膜的渗透速率和分离因子均随热处理温度的升高而降低,PDMS/PVDF复合膜在393.2K下有最佳分离性能.