沸石分子筛膜研究进展

沸石分子筛膜材料由于其独特均一的孔道结构及可调变的表面等性质,在分子级别的分离表现了高度的分离选择性及优越性,成为膜科学与研究的前沿和热点领域之一.文章介绍了面向不同分离体系沸石分子筛膜材料设计、制备与应用,重点探讨了沸石分子筛膜材料结构与性能调控的策略,分析了其产业化生产和工业应用进程,提出了采用新策略调控沸石分子筛膜的结构与性能是沸石膜发展的关键,并指出了沸石分子筛膜的研究发展方向.     

沸石分子筛膜的研究进展及展望

介绍了原位合成法、晶种法、微波加热法等合成沸石分子筛膜的进展情况及分子筛膜的应用,并从载体的选择、缺陷及修饰、成膜机理以及表征手段等方面指出了未来分子筛膜的研究方向.     

天然沸石及沸石类分子筛

介绍了方沸石、斜发沸石、浊沸石、毛沸石、钙交沸石、菱沸石、丝光沸石、辉沸石、片沸石等常见天然沸石的结构、性能和开发应用情况;并对钛硅沸石、微孔-大孔双孔结构β沸石、手性沸石及ZSM-5沸石薄膜这几种典型沸石类分子筛材料的合成方法和特性作了介绍;针对目前对沸石的研究和应用现状提出了几点建议.     

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。     

汰硅沸石分子筛TS-1陶瓷负载膜的制备与表征

首次采用一次原位水热晶化法在多孔陶瓷载体表面成功制备出TS-1沸石分子筛膜。其中，以硅溶胶为硅源，在SiO2：0.02TiO2：0.15TPABr：70H2O的摩尔配比下，175℃原位水热晶化120h得到的TS-1沸石分子筛膜质量最好，其晶体覆盖率达到100％，膜层呈片层状，厚度23-251μm，催化剂颗粒平均长度为2-4μm，与陶瓷载体之间结合紧密。     

沸石分子筛膜合成的新方法

沸石分子筛膜在气体分离、渗透汽化、蒸汽渗透、水处理及膜反应器等领域均有广阔的应用前景.由于沸石膜的性能受到晶间缺陷、薄膜厚度及晶体取向性等诸多因素的影响,因此其研究焦点主要集中于沸石膜制备工艺的改进.本文分类介绍了近十年沸石膜合成的新方法,并对其特点进行了总结,主要包括:(1)载体预处理方法中的预堵孔技术新操作方法、载体表面改性新操作方法;(2)晶种层制备方法中的分级晶种浸涂法、湿摩擦涂种法、蒸汽辅助转化涂种法;(3)晶化过程操作方法中的油浴晶化法、无凝胶蒸汽辅助晶化法、水热晶化法+干凝胶转化法、超声波辅助法;(4)模板剂去除方法中的O-RTP法、臭氧氧化法、等离子体辅助焙烧法;(5)膜层后处理方法中的化合物沉积改性法和室温离子液体改性法等.此外对沸石膜合成方法的发展方向也进行了展望.     

粉煤灰制备沸石分子筛的技术研究与展望

本文分析了结合粉煤灰的化学成分及性质,阐述了粉煤灰合成沸石分子筛的传统方法及新方法,评价了不同的合成方法的优点和不足,对粉煤灰制备沸石分子筛的发展方向进行了展望,为粉煤灰的资源化利用开辟了技术路径。     

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。     

沸石分子筛材料在医药领域中的应用

沸石分子筛材料具有离子交换、择形吸附和催化等与生化过程密切相关的独特性能 ,是一类性能优异的新型功能材料 ,在工业及日常生活中有着广泛的应用。本文对近年来沸石分子筛在该领域中应用的研究及发展状况进行了综述     

填充型沸石分子筛渗透汽化膜的研究进展

填充型沸石分子筛膜结合了有机无机材料各自的优势,是渗透汽化研究的一个热点领域。介绍了填充型沸石分子筛膜材料的选择和沸石分子筛改性方面的内容。按渗透汽化三大类分离体系从有机溶剂脱水、水中有机物的脱除和有机混合物的分离,综述了填充型沸石分子筛膜的研究进展,并展望了未来的发展方向。     

Seeded growth of beta zeolite membranes using zeolite structure-directing agent

In this work, beta zeolite membranes were prepared on seeded α-Al₂O₃ substrate tubes using zeolite structure-directing agent (ZSDA), instead of directly using organic agent as templates. This ZSDA method consists of two steps: preparation of beta ZSDA and growth of beta zeolite membranes with ZSDA by the secondary hydrothermal synthesis. The molar compositions of the synthesis solution of ZSDA and zeolite membrane are of 1SiO₂/0.012Al₂O₃/0.167(TEA)₂O/0.031Na₂O/9.4H₂O and 1SiO₂/0.03Al₂O₃/0.027(TEA)₂O/0.27Na₂O/25H₂O, respectively. Preparing the membranes only needed a little ZSDA, which was used to substitute for conventional templates in the secondary growth process of the membrane. The membranes were characterized by SEM, XRD and nitrogen permeance. It was found that the prepared membranes are continuous and defect-free. The mechanism of membrane growth with ZSDA was discussed simply.     

沸石分子筛膜苛刻环境有机物脱水的研究进展

苛刻环境酸性条件下有机物的脱水在工业上有重大需求.尽管NaA沸石分子筛膜渗透蒸发在中性温和条件下乙醇等有机物脱水已经实现了工业化,但沸石分子筛膜有机酸的脱水或强酸性条件下(pH<3)的有机物的脱水在国际上刚刚起步,面临的关键技术问题是沸分子筛膜的耐酸性和膜的通量极低.对国际上酸性条件下有机物脱水沸石膜的研究现状进行了简要的概述和分析,介绍了功能化修补法高性能MOR沸石膜的研制等,及我们在这领域所做的各种尝试和取得的成果,指出沸石膜微结构的调控是高性能乙酸脱水分离膜制备的关键,对未来发展予以展望.     

表面胶转化法合成亚微米厚度MFI型分子筛薄膜应用于快速择形分离己烷异构体

在膜分离中,薄膜超薄化对促进气体传输至关重要,而将膜厚降至亚微米级则极具挑战性.本文中,我们提出表面胶转化法来合成亚微米厚度的纯硅MFI分子筛膜.通过精细调控前驱体化学组成制备了低浸润性的黏性胶,有效防止凝胶从氧化铝载体表面渗透至空隙中.在晶种的诱导下,辅以少量水蒸气,表面凝胶经历了直接和完全晶化过程,形成了厚度为~5...     

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.     

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     

流动体系中NaA分子筛膜的制备及渗透汽化分离性能研究

以液体硅酸钠、铝酸钠和氢氧化钠为原料,在一种流动体系中制备了工业应用规格的NaA分子筛膜,用XRD和SEM对分子筛膜的晶相结构和表面形貌进行了表征,所制备的NaA分子筛膜具有优良的渗透汽化分离性能.这种流动体系中制备分子筛膜的新方法从根本上避免分子筛合成过程中的浓度梯度问题,有利于制备均匀、连续、致密、分离性能优异的分子筛膜,特别适合于制备工业应用规模的分子筛膜.     

ZSM-5型沸石膜的合成及应用于乙苯脱氢反应研究进展

重点介绍了国内外关于ZSM－5沸石膜的合成及应用于乙苯脱氢反应应用现状,分析和阐述了当今ZSM－5沸石膜合成的方法和特点及今后面临的挑战。     

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.     

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.     

A process for synthesizing bilayer zeolite membranes

A silicalite/mordenite bilayered self-supporting membrane with disc-shape was synthesized from a layered silicate, kanemite by two steps using solid-state transformation. The mechanical strength (compression strength) of the membrane was greater than 10 kg/cm². Both sides of the membrane were much different in the morphology and SiO₂/Al₂O₃ ratio. One side (silicalite side) consisted of the intergrowth of prism-like crystals (ca. 1-2 μm), while the other side (mordenite side) was composed of scale-like crystals (ca. > 1 μm). The SiO₂/Al₂O₃ ratios for the respective sides were less than 600 and 15. The XRD patterns were consistent with those of the silicalite and mordenite structures.