ZIF-8/PSF复合膜的制备及其CO_(2)分离性能研究

由无机填料和有机基质组成的混合基质膜(MMMs)被广泛认为在CO_(2)分离中发挥着重要作用.本研究开发了一种逐层复合工艺,即通过浸涂-热转换制备与载体结合强度高的ZIF-8薄膜层,而后涂覆PSF聚合物溶液使其与ZIF-8膜层紧密结合得到ZIF-8/PSF混合基质复合膜.ZIF-8/PSF复合膜展现出CO_(2)优先渗透性能,对于等摩尔CO_(2)/CH_(4)混合气分离,CO_(2)渗透率为1.5×10^(-8)mol/(m^(2)·s·Pa),CO_(2)/CH_(4)的选择性为39.此外,ZIF-8/PSF复合膜具有优异的耐温性、耐压性、以及长周期稳定性.

碱修饰-原位老化微波法合成FAU沸石膜及合成机理研究

提出一种新型碱修饰-原位老化微波法合成致密纯相FAU沸石膜的方法.通过XRD、SEM、ATR-FTIR和渗透汽化测试研究了氢氧化钠在载体修饰方面的作用及FAU沸石膜生长机理.通过对比未修饰载体,发现氢氧化钠修饰能明显促进FAU晶体在载体表面的成核和生长.本研究通过对FAU沸石膜生长过程表征,发现在老化过程中体相溶胶首先在载体表面碱促进下形成FAU次级结构单元,接着形成片状FAU晶体,随着老化时间的延长逐渐变成块状晶体并交联生长,最后在微波的作用下消除细微缺陷得到致密的纯相FAU膜.同时本论文考察碱浓度对载体的修饰作用,通过优化发现使用质量分数为2.95%Na_(2)O溶液修饰后的载体,可以得到具有最佳的渗透汽化性能的FAU膜:在60℃下对乙醇/水(质量比90/10)混合溶液进行测试,FAU膜的平均渗透通量为2.19 kg/(m^(2)·h),渗透侧水含量100%,说明其具有高通量和高选择性,展现出良好的工业化应用前景.

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结果显示,涂层能改善载体表面平整度,随着焙烧温度的提升,涂层逐渐平整,然而过高的焙烧温度又导致涂层粗化.因此,用500℃涂层得到的NaA膜表现出平整致密的表面,其厚度仅为1.4μm,而用700℃涂层制备的NaA膜粗糙有缺陷.另外,XRD结果显示用500℃焙烧3 h的涂层合成的NaA膜具有最高的结晶度,因此,用该合成条件得到的NaA膜具有优异的乙醇脱水性能,在60℃时,其渗透通量与渗透侧水含量分别为2.18 kg/(m^(2)·h)和近100%.本文最后利用焙烧辅助继代晶种法连续合成10代NaA膜,结果显示它们都表现出相似的形貌、厚度、结晶度,同时具有相似的乙醇脱水性能.因此,采用改进继代晶种法可以在廉价的陶瓷板式支撑体上合成重复性好、性能优异的NaA膜,有效降低了成本,为其面向生物燃料乙醇生产提供了有力支撑.