高硅MFI分子筛孔道调控及其乙烷/乙烯吸附分离性能研究

借助固体吸附分离技术可获得高纯度乙烯,对提高乙烯产品质量有重要意义。采用表面修饰策略对Mn掺杂高硅MFI分子筛(H-MFI-Mn)进行修饰分别制得P修饰H-MFI-Mn(H-MFI-Mn-P)和HCOOH修饰H-MFI-Mn(H-MFI-Mn-COOH和H-MFI-Mn-P-COOH)。采用XRD、SEM和N_(2)吸/脱附等对所得分子筛进行了表征。在混合气体中(V(乙烯):V(乙烷)=50:50)对所得分子筛的乙烷/乙烯吸附分离性能进行了评价,并采用UV-Vis和XPS对所得分子筛的乙烷/乙烯吸附分离机理进行了分析。结果表明,H-MFI-Mn-P-COOH的微孔孔径(0.68 nm)和平均孔径(2.70 nm)较H-MFI-Mn的孔径(0.55 nm)和平均孔径(1.61 nm)明显增大。与H-MFI-Mn的比表面积(446 m^(2)/g)相比,H-MFI-Mn-P、H-MFI-Mn-COOH和H-MFI-Mn-P-COOH的比表面积(400 m^(2)/g左右)均有所减小。H-MFI-Mn-P-COOH表现出较好的乙烷/乙烯吸附分离性能,其乙烷动态平衡吸附容量为1 mmol/g,乙烷/乙烯动态分离选择性为2.08。与H-MFI-Mn相比,H-MFI-Mn-P-COOH中Mn^(3+)和Mn^(2+)在总Mn离子中的占比较高,说明P修饰+HCOOH修饰可削弱分子筛结构中Mnδ+物种的电子转移性能,进而抑制H-MFI-Mn-P-COOH的乙烯吸附性能。

高硅MFI分子筛膜的合成与低温脱除膜内有机模板剂

采用旋涂法在粗糙的α-Al_2O_3载体片上制备出较完备的分子筛晶种层;以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为有机模板剂,通过调控合成液的H_2O/Si摩尔比,实现了对分子筛晶体面内优先生长的调控;经过三次水热合成得到致密交联的hOh-轴取向高硅MFI分子筛膜,膜厚约为8μm(包括~5μm致密层和~3μm过渡层)。采用先低温加氢裂解后低温空气氧化的两步法脱除工艺,有效脱除了分子筛膜内的有机模板剂。相比于传统高温煅烧法,该法可以避免分子筛膜因脱除模板剂而形成的较大晶间缺陷。因而采用低温两步法脱除模板剂的分子筛膜片在30℃时具有较好的CO_2分离效果,其CO_2/N_2分离因子达到5.2,CO_2渗透通量高达5.8×10^(-7)mol·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1)。