水蒸气在高分子膜中的透过行为与气体膜法脱湿

在气体膜分离中,水蒸气的分离过程比其它非凝聚性气体更复杂,因为水分子可以通过氢键和聚合物链节中极性基团发生作用,使聚合物被溶胀、塑化;水分子自身可通过分子间氢键聚集成簇,这些因素导致了水分子在膜中的透过行为不再符合其它气体的透过规律.水蒸气在极性高分子膜中较高的渗透能力会在膜的下游侧产生浓差极化现象,消除浓差极化现象才能使水蒸气透过正常进行.膜材料的选择要权衡亲水性和疏水性,共混和嵌段共聚是解决这一矛盾的有效手段.水蒸气在高分子膜中的较高透过能力使其用于气体膜法脱湿成为可能.现以压缩空气膜法脱湿为例,介绍了影响膜法脱湿效率的主要因素,也介绍了气体膜法脱湿的其它应用领域.     

光纤表面制备NaY型沸石膜研究

对于目前在光纤表面制备NaY型沸石膜的难点进行了阐述,提出在凝胶中添加表面活性剂的原位水热晶化法制备NaY型沸石膜,实验结果显示,阳离子型表面活性剂能够促进NaY型沸石在光纤表面成膜。另外,对其作用机理进行了初步分析。     

FAU型沸石膜的研究进展

介绍了FAU型沸石膜的合成方法和优缺点,评述了膜分离水混合物、有机混物和气体混合物的研究现状以及在催化方面的应用进展,并分析了当前要解决的问题和对FAU型沸石膜的工业化前景进行了展望。     

NaY沸石杂化炭膜的制备及气体分离性能的研究

以聚酰亚胺为前驱体,NaY型沸石为掺杂剂,经成膜和炭化制备了杂化炭膜.采用扫描电镜、X射线衍射、热重分析、红外光谱分析对膜样品的结构与性质进行了表征.考察了掺杂剂量、渗透温度与渗透压力对炭膜的结构及气体分离性能的影响.结果表明,与纯炭膜相比,杂化炭膜在保持高O_2/N_2选择性的前提下,渗透性显著提高;随着膜内沸石含量的提高,杂化炭膜的渗透性明显提高.由沸石质量分数为0.5%前驱体经650℃炭化所制备的杂化炭膜,对O_2的渗透性达79.5 Barrer, O_2/N_2选择性达7.5.     

陶瓷膜在气体分离中的应用

本文对近年来有关陶瓷用于气体分离过程的研究进行了评述，讨论了Ｋｎｕｄｓｅｎ扩散，表面扩散，多层扩散，毛细管冷凝分子筛分等陶瓷膜内气体分离机理，并对近年来有关实验结果进行了总结。     

乌海地区煤矸石制备LSX型沸石

采用传统水热合成法,以乌海地区煤矸石为原料合成LSX型沸石;通过对模拟含氨氮废水的吸附实验确定合成LSX型沸石的最佳条件。实验结果表明,煤矸石合成LSX型沸石的最佳条件为:硅铝物质的量的比值为1,陈化时间为30 h,陈化温度为60℃,晶化时间为4 h,晶化温度为100℃;最佳条件下合成的LSX型沸石对模拟含氨氮废水的去除率达到54. 19%,其X射线衍射图谱、扫描电镜图像及BET电位结果表明:LSX型沸石的形貌规则,比表面积达400. 978 m~2/g,孔径为3. 828 nm。     

膜两侧的气体分离性能

本文建立了计算膜两侧气体分离性能的数学模型，并用实测值进行了验证；用此模型考察了膜性能参数和操作参数对膜两侧产物气浓度及回收率的影响。     

分子筛膜合成方法与条件的探讨

本文讨论了依多孔载体载引入阶段的不同而形成的一系列分子筛膜合成方法。除了几种文献中出现的方法外，作者还设计并实验了其它途径，以一种基于溶胶－凝胶技术的合成方法，本文首次报道了Ｍ ＺＳＭ－５及硅沸石型三种分子筛膜的合成。作者提出了一种由于空间障碍因素的影响而造成的分子筛膜晶粒连生现象，并对此加以分析。最后考察了不同的合成条件包括碱度、晶化温度、多孔载体膜的孔径大小及其予处理方法对分子筛膜的影响。     

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.     

菱沸石分子筛膜的合成调控与气体分离研究进展

菱沸石(Chabazite, CHA)分子筛膜因其八元环小孔(0.38 nm)三维孔道结构、可调的表面特性、较高的材料稳定性与制备可重复性,在轻质气体分离方面具有优异性能,近年来逐渐成为分子筛膜研究热点之一。本综述介绍了两种CHA分子筛膜(SAPO-34膜、SSZ-13膜)的基本特性,对比了CHA分子筛膜的合成方法(原位合成法、二次生长法、微波加热法)优缺点及其应用现状,并重点针对主流的二次生长法制备SSZ-13膜与SAPO-34膜过程中关键条件对薄膜质量的影响规律进行了详细阐述,包括铺种条件(载体种类、晶种类别、铺种方式),水热合成条件(晶化时间、晶化温度、含水量、硅铝比、模板剂、阳离子种类)与煅烧方式(常规煅烧、分段煅烧、快速热处理),经细化分析总结出上述两种膜的优选合成条件;并进一步汇总了CHA分子筛膜表面化学调控(硅铝比调控、阳离子交换、杂原子替换、氨基功能化、表面修饰)对气体分离增强的策略,总结了CHA分子筛膜在各种气体体系中的分离特点与单组分气体渗透特性。最后,对CHA分子筛膜今后的发展和应用前景进行了展望。     

ZSM—5沸石膜的合成与表征

叙述了沸石膜的发展与应用,综述了 Ｚ Ｓ Ｍ － ５ 沸石膜的合成、修饰与表征方法．制备膜最常用的方法为水热法在载体上直接就地合成．气相化学沉积法（ Ｃ Ｖ Ｄ） 、溶胶－ 凝胶法（ｓｏｌ － ｇｅｌ） 以及合成后积炭等方法被用来对膜的缺陷进行修饰．膜的表征手段为 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｓ Ｅ Ｍ、气体渗透等     

二次生长法FAU型沸石膜的合成与表征

采用二次生长成膜的方法,在合成液的配比为46Na2O∶12.8SiO2∶1Al2O3∶4 500 H2O的稀溶液中,在大孔α-Al2O3陶瓷管载体外表面,合成出致密的FAU型沸石膜,并用扫描电镜、X射线衍射以及气体渗透性能等手段对沸石膜进行了表征.用热浸渍法将与载体孔径尺寸相近的晶种引入载体表面,晶种嵌入了载体表面的孔口和次孔口,且均匀地分布在膜管表面,明显改善了载体的表面性质,促进了膜的生长.所制备的膜表面晶粒相互交织生长完好,致密,连续,规整,无裂缺,沸石膜厚约6~7μm.H2的渗透率为1.46×10-6mol/(m2.s.Pa),H2/SF6的理想分离因子为9.67,高于其努森扩散值8.54.对稀溶液中沸石膜的形成机制也进行了探讨.     

分子筛填充聚砜膜气体渗透特性研究

制备了分子筛填充聚砜膜,并考察了分子筛填充量对氢、氮、乙烯等气体的渗透特性的影响．实验结果表明,在一定的分子含量范围内成膜过程中会发生分子筛的自聚集现象,从而导致分子筛在膜内的非均匀分布．与此相对应,膜的气体渗透特性也发生突变．     

不同预植晶种法制备NaA分子筛膜及其表征

采用多种预植晶种法在管状ɑ-Al2O3外表面水热晶化制备NaA分子筛膜.使用XRD、SEM对合成的膜层进行形貌表征,并用渗透气化技术考察膜的醇水分离性能.结果表明,采取搽涂-浸渍法在支撑体表面预植晶种,并进行2次4h水热晶化成膜制备的膜性能最好,在343K进料液中乙醇质量分数为90%时分离因子与渗透通量分别为6824和1.40kg/(m2·h).并考察操作温度以及料液水含量对膜渗透汽化分离性能的影响.随料液中水含量的增加,分离因子先升高后下降,渗透通量呈增大趋势;随着操作温度升高,分离因子逐渐降低而渗透通量随之增加.     

调控晶粒尺寸合成高渗透ZSM-5沸石膜

用原位水势合成法,在170℃下通过调控不同的晶粒尺寸在α-Al2O3陶瓷管上合成ZSM-5沸石膜,用XRD,SEM对膜进行表征,表明生成致密的ZSM-5沸石膜;对膜进行单气体渗透量测试,膜的H2渗透量3.69×10-6mol/(m2·s·Pa),H2/C3H8的理想分离因子为25 6.     

Sn-ZSM-5沸石膜的合成及其在废水脱除乙酸中的应用

通过研究Sn-ZSM-5沸石分子筛的合成与表征,确定了在多孔陶瓷管上合成Sn-ZSM-5沸石膜的条件.首先利用水热合成法,从Si(OCH2CH3)4/SnCI4/TPABr/NaOH/H2O澄清体系中合成出Sn-ZSM-5沸石分子筛,从扫描电镜照片(SEM)看到沸石分子筛呈现近长方体形;X射线衍射(XRD)显示为MFI型结构,并测定其晶胞参数;红外光谱(IR)在约960cm-1左右显示特征峰,表明锡原子已经进入沸石骨架.在此基础上利用水热合成法在多孔陶瓷管上制备Sn-ZSM-5沸石膜,在90℃下对于质量分数5%的乙酸溶液,Sj/Sn原子比=25的沸石膜的选择系数为7.75,总通量达到0.490 kg/(m2·h).     

MFI型分子筛膜的制备及气体渗透性能研究

采用原位水热合成和无模板剂二次生长合成的方法在α-Al2O3基膜上合成了MFI型分子筛膜,并用XRD,SEM和气体渗透实验等方法进行表征,结果表明合成在α-Al2O3基膜的物质为MFI型分子筛.对于水热合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298 K和473 K时分别为97和52;对于二次生长合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298 K和473 K时分别为497和370,远大于它们Knudsen扩散5.34的比值.表明气体是通过MFI型分子筛的孔道透过.水热合成分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298 K和473 K时分别为22和13;二次生长分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298 K和473 K时分别为77和70,气体分离数据表明,两种分子筛膜对气体分离是由分子筛分占主导,同时分子筛膜没有裂缺.     

水凝胶相中载体预陈化法合成NaX型沸石膜

以相同的组成及晶化温度,首次采用载体预陈化法在α-Al_2O_3载体外表面成功合成NaX型沸石膜.水热处理前,载体在合成母液中经室温陈化,而后在363 K下进行水热处理.通过控制陈化时间,研究陈化对所合成沸石膜的影响.研究发现,陈化把沸石合成分为成核阶段及晶体生长阶段,并能够很好地控制沸石的成核和膜生长.陈化期间,非均相的水凝胶相中形成的沸石晶核沉积在载体表面,形成晶体生长的诱导层.较少的陈化时间会产生杂晶相,如方钠石(SOD)、菱沸石(CHA)、方沸石(ANA),这些杂晶相是沸石FAU的竞争相.随着陈化时间的增加,方解石(FAU)则变成了主要相,而为了获得纯的RAU沸石相,至少陈化一天.分别用XRD和SEM鉴别膜的晶体结构及观察膜的形貌和厚度;通过单气体的渗透测试表征气体传递特性.结果显示,陈化对膜的晶粒大小、晶体互生性以及表面覆盖度有着重要的影响;陈化2天后晶化形成的NaX沸石膜对H_2/N_2的渗透通量及理想选择性最高分别可达37/10 mol/(m~2·Pa·s)和110.     

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．     

PVDF管式复合微孔膜及其膜蒸馏浓缩腹蛇抗栓酶的研究

对制膜条件进行了优化控制，并在多孔支撑聚乙烯烧结管的外表面涂覆聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）微孔膜，成功地制备出管式复合微孔膜，同时也为抑制ＰＶＤＦ在成膜过程中的形变提供了一种新的方法。利用自制的膜组件进行了生物酶制剂－腹蛇抗栓酶的膜蒸馏浓度实验。结果表明，这种新型的管式膜具有许多优良的性能，如稳定、可靠性强、易于放大等。在透过侧压力为１３．３３ｋＰａ、温度为２０℃时，其通量可以达到７￣１１ｋｇ（ｍ＾２·