合成高硅CHA分子筛膜的模板剂替代及膜层缺陷控制策略

高硅CHA分子筛膜是分离CO_(2)混合气体的一种理想材料,但其制备普遍采用价格高昂的有机模板剂TMAdaOH,在脱模过程中容易产生缺陷从而严重恶化膜的气体分离性能。采用廉价的模板剂替代TMAdaOH,可以有效降低膜的制备成本。通过改进脱模方式,以及采用膜层后处理修饰策略,可以有效减少膜层缺陷,提高膜的分离性能。继续开发廉价、环境友好的模板剂替代TMAdaOH合成高硅CHA分子筛膜,以及膜层缺陷后处理修饰技术是今后的重点研究方向。

四通道中空纤维MFI分子筛膜用于二甲苯异构体分离

采用二次生长法在高机械强度、高装填密度的四通道α-Al_(2)O_(3)中空纤维载体(7 cm)上制备MFI分子筛膜,探究了膜合成时间、操作温度、原料分压和吹扫气流量等条件对二甲苯异构体膜分离性能的影响。结果表明,160℃水热合成12 h制得的四通道中空纤维MFI分子筛膜对二甲苯异构体分离性能较优,在150℃、原料分压2 kPa、吹扫气流量20 ml/min时对二甲苯/邻二甲苯分离因子高达878,PX渗透性为2.1×10^(-8)mol·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1)。基于优化的制膜及分离操作条件,进一步将MFI分子筛膜制备于27 cm长的四通道中空纤维载体上,也获得了优异的对二甲苯/邻二甲苯膜分离性能,且所制得的膜材料对该体系的分离可稳定运行100 h以上。为推进中空纤维MFI分子筛膜的批量化制备和传统分离工艺的技术革新奠定了基础。

可控b轴长度的MFI纳米分子筛膜的原位定向构筑及其在正异丁烷分离上的应用

通过向合成液引入晶化调节剂尿素,分别采用一步恒温晶化和两步变温晶化在氧化铝支撑体上原位制备了定向生长的MFI纳米分子筛膜。采用X射线衍射、冷场扫描电子显微镜表征技术分别对制备的MFI分子筛及其MFI分子筛膜的结构、形貌进行表征。通过调节合成液中尿素配比和两步变温原位水热晶化时间,得到系列高横径比和高纵径比的分子筛晶种,在合成液中尿素添加量(以尿素与硅的物质的量比计)为基准、先120℃晶化6 h、后180℃晶化8 h时,得到的分子筛尺寸最小,b轴最短,仅为60 nm,同样条件下在氧化铝支撑体上制备得到b轴取向生长性高的纳米MFI分子筛膜。延长高温段晶化时间至14 h,得到对正异丁烷混合液化气(正丁烷质量分数40%,异丁烷质量分数60%)有良好的渗透性能和分离能力的b轴定向生长分子筛膜,在25℃条件下,正丁烷渗透通量为2.2×10^(-7)mol(m^(2)·s·Pa),分离因子为23.9,连续评价100 h后分离效果无明显降低。

MFI型沸石分子筛膜在膜分离领域的应用

分离技术作为化工生产过程中的基本操作单元,为现代工业提供了大量的净化产品。分子筛膜的制备与使用已逐渐发展起来,已是当今薄膜科技发展的热点。MFI是目前研究最广泛和最成熟的一种分子筛,具有独特的孔道结构,不同取向的MFI沸石分子筛膜具有不同的分离效果。MFI分子筛膜已逐步应用于工业中各领域的分离中。本文总结了近年来用于MFI型分子筛膜在膜分离领域的应用,主要从不同的分离原料对其分离性能进行了分析。最后,对MFI型分子筛膜的发展前景做出了展望。

气相转移法制备ZnAPO-34分子筛膜

采用气相转移法在致密氧化铝陶瓷片上制备了 Zn APO-3 4薄膜 ,并用 XRD和 SEM对其进行了表征 .结果发现 ,合成配方中水的含量对 Zn APO-3 4粉末和膜的晶体大小和形貌有很大的影响 ,而且对成功制备连续的 Zn APO-3 4膜至关重要 .在固相配比为 n( P2 O5)∶ n( Al2 O3)∶ n( Zn O)∶ n( H2 O) =1∶ 0 .8∶ 0 .4∶1 5 0 ,液相为 1∶ 75 (摩尔比 )的三乙胺 -水溶液中 ,于 1 70℃反应 2 4h的条件下 ,经重复合成可得到连续无缺陷的 Zn APO-3

分子筛膜的应用研究进展

膜技术因具有连续分离、能耗低、易于放大、操作条件温和、效率高等优点,在石油化工行业受到广泛关注。无机分子筛膜材料具有分子尺寸水平的孔径、高比表面积、化学性质可调等特点,是一种具有高渗透性能的膜材料,在重要化工领域展现出广阔的应用前景。不同拓扑类型的分子筛膜因孔道结构、孔径大小和硅铝比等性能差异,可在不同领域发挥作用,包括分离(有机溶剂脱水、有机混合物分离)、净化(海水净化、天然气除杂)、催化反应器(酯化、醚化、脱氢和加氢反应)等,但目前仅在个别领域实现了工业化应用。本文介绍了近几年分子筛膜的应用研究进展,为分子筛膜在工业中的推广应用提供思路。

载镍炭分子筛膜的制备及其气体透过性能

采用热固型共聚磺化酚醛树脂在多孔Al2O3管外侧经涂覆、固化、离子交换和热解的方法制备了一种载镍炭分子筛膜.用扫描电子显微镜观察了载镍炭分子筛膜和无镍炭分子筛膜的表面形态,结果表明无镍炭分子筛膜的表面十分光滑,而载镍炭分子筛膜表面呈明显的颗粒堆积状.XRD分析表明载镍炭分子筛膜中镍以硫化物存在.500℃热解所得载镍炭分子筛膜35℃,1.013 2×105Pa时O2通量为32 GPU[1GPU=1×10-6cm3(STP)/s.cm2.cmHg],O2/N2分离系数为6.7.700℃热解所得载镍炭分子筛膜室温空气储存45天后,35℃时对H2,CO2,O2,N2,CH4等气体的透过通量波动小于8%,而透过选择性几乎不变.

Langmuir-Blodgett法制备b-轴取向MFI型分子筛膜

实验利用Langmuir-Blodgett(LB)技术大面积有序组装分子筛晶粒,进而制备连续致密且高度b-轴取向MFI型分子筛膜。首先,采用LB技术在表面性质不同的不锈钢载体和铂电极载体上实现了b-轴取向MFI分子筛晶粒的高度有序组装;其次,采用合成液预处理法对LB法制备的高度b-轴取向的MFI晶种层进行二次合成。XRD和SEM表征结果显示:采用合成液预处理法可以有效抑制分子筛晶粒在二次生长过程中生成孪晶,进而获得高度b-轴取向MFI分子筛膜;最后,电化学测试结果证实采用LB技术制备的b-轴取向MFI分子筛膜致密,无缺陷。

预涂布晶种法合成无缺陷A型分子筛膜的研究

采用一种颗粒度约为 2 0 0 nm的胶态 A型分子筛为晶种源 ,对晶种层进行特殊的蒸气处理后 ,进一步采取原位水热晶化法 ,在多孔氧化铝载体表面制备出 A型分子筛膜 .膜分子筛以特殊的孪生聚晶形式生长在一起 ,可有效地消除晶粒间隙 ,形成致密的分子筛膜层 .晶化反应液的碱度对 A型分子筛膜的质量影响很大 ,低碱度更有利于 A型分子筛膜的生长 .在对分子筛膜进行高温活化处理过程中产生一些缺陷孔 。

T型分子筛膜的合成、表征与渗透汽化性能

采用二次生长法,在不锈钢、α-Al2O3和莫来石多孔管状支撑体上分别合成了高渗透汽化性能的T型分子筛膜。考察了合成条件如合成时间、n(SiO2)/n(Al2O3)、n(H2O)/n(Al2O3)和硅源等对T型分子筛膜形成和分离性能的影响。通过XRD和SEM表征了膜的晶相和形貌。在优化的合成条件下,高质量T型分子筛膜的制备具有很好的重复性。在348K、水/异丙醇(10/90,w/w)体系中,不锈钢支撑体上形成的T型分子筛膜的通量和分离因子分别高达5.87kg.m-2.h-1和2420。相比较,在α-Al2O3和莫来石支撑体表面合成的T型分子筛膜的通量分别为3.75kg.m-2.h-1和3.45kg.m-2.h-1,分离因子分别为5700和3610。料液浓度和温度对T型分子筛膜的渗透汽化性能也有较大影响。

NaA分子筛膜的制备及其在醇类脱水中的应用

采用水热合成法在莫来石支撑体上制备NaA分子筛膜,并利用渗透汽化技术对甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇等不同分子尺寸的醇水体系进行脱水性能的研究,同时考察操作温度和原料液中水含量对膜的分离性能的影响.研究表明:在优化条件下制备出致密无缺陷的NaA分子筛膜,所制备的膜对几种醇类体系脱水都具有良好的分离效果,膜的渗透水通量随温度的升高而增加,分离因子略有下降;随着醇类分子尺寸的增大,膜的分离因子和水通量都呈增大趋势.

ZSM-5分子筛膜的研究进展

本文分析了ZSM-5分子筛膜的主要合成方法和研究现状,总结了ZSM-5分子筛膜的缺陷与修饰方法,指出了ZSM-5分子筛膜的表征手段是以XRD、SEM、TEM和单组分气体渗透等为主,对ZSM-5分子筛膜的应用和前景进行了展望。

微波合成a＆b取向的T型分子筛膜及其在渗透汽化耦合酯化反应中的应用

利用微波辅助水热合成法制备了高性能的a&b取向的T型分子筛膜.并用于乙酸与正丁醇的渗透汽化耦合反应,结果表明,T型分子筛膜可以有效地从反应混合物中脱出产物水,其它反应物与产物仍留在反应体系中,反应转化率可以达到100%.

ZSM-5分子筛膜/多孔SiSiC陶瓷复合孔结构微反应器的制备

以生物形态多孔SiSiC陶瓷为载体,采用原位水热法在多孔陶瓷微孔道内壁形成了一层2-5μm厚的b轴取向生长的ZSM-5分子筛膜.利用XRD、SEM-EDX、BET分析对复合材料的相组成、微观结构和比表面积进行了表征,研究了水热晶化时间、载体预处理对原位合成分子筛膜的影响.结果表明,随晶化时间从5h增加到15h,从不连续的单层膜演变到-5μm厚的b轴取向的连续致密多层膜,该膜层是由粒径在1μm左右的ZSM-5分子筛颗粒堆积交联而成.载体表面Si OH浓度越高,分子筛膜和载体的结合力越强,但是较难控制分子筛膜的定向生长.ZSM-5/SiSiC复合孔结构材料的微孔体积为0.015cm^3/g,BET面积为42.8m^2/g,而相应的分子筛负载量为8.6%.

沸石分子筛膜的合成与应用

综述了沸石分子筛膜的合成方法和应用。介绍了制备沸石分子筛膜最常用的水热合成法。包括晶种法和原位合成法,以及沸石分子筛膜在气体分离、渗透汽化和膜反应器中的应用。重点阐述了被广泛研究的MFI型分子筛膜的制备方法与应用。详细讨论了多孔支撑体、晶种、水热合成条件以及合成液组成等因素对晶体生长和膜的形态以及对MFI型分子筛膜分离性能的影响,介绍了定向生长MFI型分子筛膜制备方法的最新进展。展望了沸石分子筛膜的研究方向。

微波场中A型分子筛及分子筛膜合成的研究

Effects of aging time and alkalinity as well as cation concentration(Na+) on the synthesis of A type zeolite and zeolite membrane were investigated in this paper. The results showed that aging time for synthesis of A type zeolite and zeolite membrane had remarkable influence and alkalinity could accelerate the formation of zeolite but was disadvantage to zeolite membrane synthesis. Cation concentration(Na+) also couldn′t accelerate the synthesis of zeolite and zeolite membrane but it was probable an important factor to accelerate crystal growth .Moreover, more compact zeolite membranes could be synthesized by this method while the thickness of membrane was thinner than that of convention. Zeolites and zeolite membranes were characterized by XRD, TEM as well as IR characterization techniques.

管状Silicalite-1分子筛膜的乙醇/水渗透汽化分离性能

采用原位水热合成的方法在管状α－ Ａｌ２ Ｏ３ 基膜上合成了 Ｓｉｌｉｃａｌｉｔｅ － １ 分子筛膜． Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｓ Ｅ Ｍ、 Ｅ Ｄ Ｘ 和气体渗透等表征方法表明该膜没有裂缺．研究了原料液中乙醇浓度和渗透温度对乙醇／ 水渗透汽化分离的影响．研究发现，当温度为３０ ℃、原料液乙醇的摩尔分数为１ ．２ ％ 时，乙醇／水的分离系数为６０ ，透量为３ ．１ ｍｏｌ／（ ｍ ２·ｈ） ；温度升高，分离系数稍有下降，透量大大提高；当温度为６０ ℃、原料液乙醇浓度不变，乙醇／ 水的分离系数为４６ ，透量为１３ ．３ ｍｏｌ／（ ｍ ２·ｈ） ．原料液中乙醇浓度增加，乙醇／ 水的分离系数有一最大值；透量则随原料液中乙醇浓度的增加而降低．吸附－ 扩散机理很好地解释了实验结果．

支撑体材料对NaA型沸石分子筛膜形成的影响

采用水热合成法制备NaA型沸石分子筛膜，实验比较了(-Al2O3、ZrO2及TiO2三种支撑体对NaA型沸石分子筛膜形成的影响。XRD测定所合成的沸石分子筛膜是NaA型。SEM和渗透实验结果表明, 沸石分子筛膜的性能与支撑体有关, TiO2 优于ZrO2和(-Al2O3。在TiO2支撑体上所合成沸石分子筛膜的H2、N2渗透系数大小基本与膜两侧平均压力无关，理想分离系数约为8，高于Knudsen扩散分离因子3.74，表现有一定的分子筛分效应。

动态水热合成b轴取向MFI型分子筛膜

在旋转烘箱中采用动态水热法,在不锈钢片支撑体上合成了连续的b轴取向MFI型分子筛膜,并运用扫描电镜和X射线衍射考察了合成釜转速、晶化温度和晶化时间对所得分子筛膜性能的影响.与静态水热法相比,动态水热合成过程中合成液的温差和浓度差大大降低,且合成液持续冲刷支撑体表面,使得动态法具有合成时间短、取向性好和分子筛颗粒粒径分布均一的优点.

含氟体系中高性能T型分子筛膜的合成

含氟体系中,在负载晶种的大孔莫来石支撑体表面快速合成了高性能且取向生长的T型分子筛膜。采用XRD、SEM和MAS NMR等手段对分子筛膜层和粉末进行表征。讨论了添加物、氟硅比、合成温度和合成时间等条件对膜生长与分离性能的影响,并阐述了含氟体系中T型分子筛膜快速晶化的机理。碱金属氟盐的加入促进了T型分子筛晶体层的晶化速率,并对晶体层形貌产生了一定的影响。膜应用于75℃、水/异丙醇(10∶90,w/w)体系的平均渗透通量和分离因子分别为(4.91±0.18)kg·m-2·h-1和7 060±1 130。