采用含氟体系制备NaY分子筛膜

采用二次生长法,在含氟体系中制备了高渗透气化性能的NaY分子筛膜。比较了含氟体系和无氟体系中NaY分子筛的晶化过程和NaY分子筛膜的渗透气化性能,并对晶化时间和溶胶硅/铝摩尔比(n(SiO2)/n(Al2O3))进行了优化。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDX)表征了NaY分子筛膜层晶体结构。结果表明,合成体系中添加NH4F,可有效抑制分子筛膜层中P型分子筛杂晶的形成。含氟体系中合成的NaY分子筛膜比无氟体系合成的NaY分子筛膜具有更高的渗透气化性能。在n(SiO2)/n(Al2O3)=25、晶化时间为6.5h条件下,合成的5根NaY分子筛膜应用在75℃、水/乙醇质量比10/90体系中的平均渗透通量和平均分离因子分别为(5.3±0.3)kg/(m2.h)和63±3。     

有机蒸气透过SiO_2陶瓷膜的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法研究有机蒸气通过二氧化硅(SiO2)陶瓷膜的渗透情况。以丙酮/氮气通过SiO2膜的渗透为模拟体系,对不同温度、不同膜孔径、不同气体浓度等情况下混合气体透过膜的渗透情况进行动力学模拟。模拟结果表明,对于孔径在纳米范围的膜,主要的分离机理为毛细管冷凝。通过对不同条件下丙酮、氮气在膜孔内和膜表面的数量及聚集状态的分析,确定温度在288K左右分离效果较好;膜孔径为1.5nm时易发生毛细管冷凝,分离效果好;有机蒸气浓度在20%左右适用烧结的SiO2膜回收。     

在多孔α-Al2O3载体管上合成β沸石膜最佳条件的研究

 采用简单易行的预涂晶种二次水热合成法，在平均孔径3~5 μm的多孔α-Al2O3管状载体的外表面制备了连续致密的β沸石膜，着重考察了晶种溶液对晶种层质量的影响，以及n(Na＋)/n(SiO2)和n(H2O)/n(SiO2)对沸石膜质量的影响，得出了合成β沸石膜的最佳条件。用SEM, XRD和氮气渗透等手段对所合成的β沸石膜进行了表征，结果证实了合成的β沸石膜连续致密，没有大的缺陷。     

有机蒸气/氮气混合物透过炭膜的非平衡分子动力学模拟

基于考虑渗透过程中外加力场影响的非平衡分子动力学方法,建立了计算有机蒸气/氮气混合物透过多孔C膜的渗透系数和分离因子的方案;并对甲烷/氮气(CH4/N2)和丙酮/氮气(CH3COCH3/N2)两种混合物透过炭膜的渗透过程进行计算。主要讨论了计算模型的建立和计算方法的选择。计算出的渗透系数和分离因子与文献中的计算结果或实验结果具有可比性,CH4/N2混合物透过0.75nm炭膜的分离机理为偏离Knudsen扩散、伴有表面扩散产生,分离因子为1.836;丙酮/N2混合物透过4.42nm炭膜的分离机理为毛细管冷凝,分离因子为44.46。炭膜可有效地用于回收丙酮。     

负载硝酸锌硅凝胶催化甲醇与尿素合成碳酸二甲酯

用溶胶凝胶法制备硅凝胶负载硝酸锌催化剂,并将其用于在间歇反应釜中以甲醇和尿素为原料合成碳酸二甲酯(DMC)。对催化剂制备条件(水硅比、醇硅比、水浴温度、负载锌量)进行了考察。结果表明,在n(H2O)/n(TEOS)=10,n(n-butanol)/n(TEOS)=1,水浴温度80℃,p H=2.5,负载硝酸锌量为0.04mol的条件下制备的催化剂,DMC产率最高达到7.2%,比单纯硝酸锌催化剂产率提高35.6%。反应后收集的催化剂简单干燥后催化活性恢复50.55%。     

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/(m²·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。     

支撑液膜蒸汽渗透法分离甲苯/环己烷

以二甘醇、三甘醇、四甘醇为膜液,通过加压渗透法制备具有亲疏水双层结构的支撑液膜,上层以亲水性多孔聚丙烯腈超滤膜为支撑体,下层是憎水性的聚四氟乙烯微孔膜。采用蒸汽渗透过程分离甲苯/己烷的混合物。研究结果表明,亲疏水性双层结构能够有效地增强液膜的稳定性,对甲苯／环己烷混合物具有较好的分离性能。以四甘醇作为支撑液膜的膜液时,液膜稳定性最好,在40℃的操作条件下,分离因子接近20,渗透通量在50-60 g／(m2·h)。     

不同扩孔方法对催化剂载体氧化铝孔结构的影响

分别采用扩孔剂法和水热处理法对氧化铝载体进行处理,考察不同扩孔方法对氧化铝载体孔结构的影响。结果表明,采用不同的扩孔剂对氧化铝孔结构影响不同。扩孔剂聚丙烯酰胺加入量(w)为15%、800℃焙烧后可得到平均孔径为14.3nm的氧化铝载体;加入一定量的扩孔剂NH4HCO3,控制n(HCO-)/n(Al3+)=0.75,经高温焙烧后可制得平均孔径为10nm的介孔氧化铝;在140℃下对氧化铝进行水热处理,发现不同的水热处理时间对氧化铝孔结构有显著影响;同时孔结构随焙烧温度的不同呈规律性的变化。     

多峰孔分布硅胶的制备

以硫酸及水玻璃溶液为原料,采用反复溶胶-凝胶法,在乙醇/正丁醇/氨水/硫酸(摩尔比)为2∶2∶3∶4,反应温度为30℃的条件下,可制备多峰孔分布的硅胶。结果表明,所制备的硅胶孔容为1.68 cm3/g,孔径为20.28 nm,比表面积为331.4 m2/g。     

LTA型分子筛膜制备和应用的研究进展

综述了LTA型分子筛膜的合成方法、支撑体、合成液及其应用。重点介绍了静态水热合成法制备LTA型分子筛膜的无晶种法和晶种法,列举了多种涂晶手段,并介绍了几种动态水热合成法和其他新型制备概念(如真空辅助合成等);阐述了用于LTA型分子筛膜合成的各种支撑体,如α-Al2O3、TiO2、不锈钢、ZrO2、有机-无机复合支撑体等;讨论了LTA膜在有机物系脱水、气体分离等方面的应用。最后对LTA型分子筛膜的研究方向进行了展望,指出支撑体的研究开发是LTA型分子筛膜得到大规模工业化应用的关键。     

采用两步晶种法在大孔α-Al_2O_3载体上合成NaA沸石膜

采用热浸渍-擦涂法在大孔α-Al2O3载体管外表面涂覆粒径为2μm的大晶种,从而起到初步修饰载体孔道的作用;然后采用提拉法在大晶种修饰后的载体管表面涂覆粒径为400nm的小晶种,最终使载体管的表面形成薄而连续的晶种层;最后利用旋转烘箱对预制晶种层的载体管进行一次动态水热晶化合成,制得NaA沸石膜。采用SEM和XRD等方法对制备的NaA沸石膜进行了表征,并对其渗透汽化性能进行了测试。实验结果表明,制备的NaA沸石膜连续、致密且重复性高;在温度为353K、真空度为200~300Pa的条件下,对乙醇质量分数90%的水/乙醇体系进行分离,分离系数大于10 000,渗透通量可达1.8kg/(m2.h)以上。     

NaA分子筛膜蒸气渗透脱除一氯甲烷中的痕量水

利用热浸渍提拉晶种法,在孔径为2～3μm的多孔α-Al2O3陶瓷管载体上水热合成NaA分子筛膜,采用XRD和SEM等方法对合成的膜进行表征。用NaA分子筛膜对水含量为0.252%(w)的一氯甲烷进行蒸气渗透分离,考察合成液配方、进料压力和进料温度等条件对NaA分子筛膜蒸气渗透分离性能的影响。实验结果表明,经3次水热合成得到致密、连续的NaA分子筛膜,在合成液摩尔组成为1Al2O3∶2SiO2∶2Na2O∶120H2O时制备的膜厚度为7～8μm;室温下NaA分子筛膜的分离因数可达75000;在进料压力为0.05～0.20 MPa时,NaA分子筛膜对水的通量为0.147 kg/(m2.h)。     

溶胶-凝胶法制备负载型磷钨酸催化剂及其催化合成蒽醌

采用溶胶-凝胶法制备了负载型磷钨酸催化剂,并将其用于催化邻苯甲酰苯甲酸(BBA)合成蒽醌。考察了溶剂种类、水与正硅酸乙酯的摩尔比(水硅比)、乙醇与正硅酸乙酯的摩尔比、水解温度、磷钨酸负载量、焙烧温度等制备条件对催化剂活性的影响,得到制备催化剂的适宜条件:以乙醇为溶剂,水解液pH为3.8,水解温度80℃,水硅比为5,乙醇与正硅酸乙酯的摩尔比为2,干燥温度120℃,在250℃下焙烧,磷钨酸负载量为10%(质量分数)。该条件下制备的负载型磷钨酸催化剂仍保持Keggin结构,比表面积为439m2/g,孔径为2.3016nm,孔体积为0.1741cm3/g。将该催化剂用于催化BBA合成蒽醌反应,在220℃、2.0h、m(催化剂)∶m(BBA)=1∶1的优化条件下,蒽醌收率达90.3%。但该催化剂易失活,初步推断积碳结焦是该催化剂失活的主要原因。     

采用改进的二次生长法在多孔α-Al_2O_3陶瓷管上合成Silicalite-1沸石膜

以钛溶胶分散Silicalite-1沸石晶种,采用提拉法在α-Al2O3陶瓷管上负载晶种层,通过二次水热合成在多孔α-Al2O3陶瓷管上制备Silicalite-1沸石膜。考察了晶种悬浮液中晶种的含量、提拉次数和制膜合成液的水与正硅酸乙酯摩尔比对Sili-calite-1沸石膜性能的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射方法对Silicalite-1沸石膜的形貌和结构进行了表征。实验结果表明,制膜条件对Silicalite-1沸石膜渗透性能有较大影响;适宜的制膜条件为:制膜合成液的水与正硅酸乙酯摩尔比120、晶种悬浮液中晶种的质量分数10%、提拉次数6次。所合成Silicalite-1沸石膜表面连续、致密、与陶瓷管结合紧密;在323K、0.1MPa压差的条件下,Silicalite-1沸石膜的H渗透速率为7.36×10-7mol/(m2·s·Pa),H/SF理想分离因数为28.6。     

超临界技术在硅胶载体干燥中的应用

将硅水凝胶置于乙醇水溶液(二者体积比为1∶10)中,采用超临界二氧化碳干燥的方法可以制备大孔容、高比表面积、粒径分布较为均匀的硅胶试样。结果表明,在乙醇水溶液质量分数为90%,反应器二氧化碳压力为15.0 MPa,置换时间为2.5 h的条件下,可制备比表面积为444.6 m2/g,孔容为3.124 cm3/g,平均孔径为28.10 nm的硅胶。     

纳米二氧化硅粒子对醋酸纤维素超滤膜结构的影响

以纳米二氧化硅(SiO2)为添加剂,丙酮和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为共溶剂,通过相转化法制备了醋酸纤维素(CA)/纳米SiO2复合超滤膜。用扫描电镜(SEM)观察了制备的CA及CA/SiO2复合超滤膜的表面结构,讨论了纳米SiO2的加入对制膜液黏度及膜孔隙率的影响。结果表明,纳米SiO2的加入可以使制膜液的黏度增大,膜孔隙率增加,同时使膜表面的微孔数增多,膜结构得到改善。     

阳离子介孔SiO2的制备、表征及其对水中HPAM的吸附性能

以三嵌段共聚物聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷为模板合成了介孔SiO2,并用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对其进行表面修饰,得到阳离子介孔SiO2。利用小角XRD和N2吸附-脱附分析了其孔隙结构、比表面积和孔径大小,用透射电子显微镜(TEM)观察了其孔形状及孔的有序度,用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析了其结构和表面官能团,并研究了阳离子介孔SiO2对水中大量聚丙烯酰胺(HPAM)的吸附特性。结果表明:介孔SiO2成功地实现了阳离子化,呈规则有序的二维六边形结构,BET比表面积为66.3m2/g,平均孔径为6.94nm;在吸附时间为120min、吸附温度为50℃、阳离子介孔SiO2与HPAM水溶液的质量比为4∶1、溶液初始pH值为6.5时,阳离子介孔SiO2对水中HPAM的吸附量达到1 340mg/g。     

水热条件对均匀沉淀法制备拟薄水铝石性质的影响

本文采用水热均匀沉淀法,以硫酸铝和尿素为原料合成拟薄水铝石,结合SEM、XRD、N2吸附等分析表征手段,考察了水热反应温度和时间对产物形貌、晶型、比表面积、孔容和孔径的影响,并对晶粒形貌变化原因进行了初步分析。水热温度由100℃升高到140℃时,晶粒形貌发生了从球状到纤维状的转变,各温度下产物经600℃煅烧后比表面由15.7m2/g提高到190 m2/g,孔容由0.02ml/g提高到0.36ml/g,孔径由4.6nm提高到8.3nm。160℃下反应则纤维变粗、变长了。XRD显示产物都为拟薄水铝石晶形,结晶度较好。140℃下水热反应16h的沉淀产物经600℃煅烧后SBET=201m2/g,VP=0.44ml/g,DP=8.7nm,都表现为最大值,孔径分布较集中。