NaA分子筛膜的合成及其表征

分别采用原位水热二次合成法、微波密闭合成法,在管状-αAl2O3陶瓷管的外表面上合成出了一系列的NaA型分子筛膜,考察了四种原料配比、四种涂晶方法对合成分子筛膜的影响,对合成条件进行了优化.分别采用XRD、SEM、及乙醇水溶液的渗透汽化实验(用氮气吹扫渗透侧作渗透推动力)对合成的膜进行了表征.结果表明当原料配比为Na2O∶Al2O3∶SiO2∶H2O=1∶1∶3.6∶100,清液涂晶种,微波密闭合成出的分子筛膜对水和乙醇的选择性较好,分离因子远远大于空白管的分离因子,95%(wt)的乙醇水溶液通过膜渗透后,渗透侧乙醇的含量则降至21%(wt),水的含量升高到79%(wt),分离因子可达63.8.     

支撑复合炭膜的制备及其结构

支撑体复合炭膜是一种在许多性能方面优于聚合有机膜的新型炭膜,根据孔径大小不同可用于气体分离或水处理。采用喷涂法,以酚醛树脂作为碳源,陶瓷管为支撑体制备出支撑复合炭膜,通过泡压法测定其平均孔径,并利用红外光谱、热重分析以及扫描电镜对其结构进行表征与分析。结果表明:多次高温烧结可以有效改善陶瓷管的内部结构,减少过渡层缺陷,炭层和支撑体之间主要通过机械粘结的方式结合在一起;支撑复合炭膜的平均孔径为0.09μm,在0.50 MPa下的纯水通量可达1.46 kg·h~(-1)·m~(-2)。     

b轴取向MFI型沸石分子筛膜的构筑与应用进展

综述了b轴取向M FI型沸石分子筛膜在构筑、应用方面的最新研究成果,从原位水热晶化法、二次水热晶化法和干胶转化法等方面总结了b轴取向M FI型沸石分子筛膜构筑方法,对比了构筑方法的优缺点;介绍了b轴取向M FI型沸石分子筛膜在分离与催化领域的应用进展;讨论了b轴取向分子筛膜目前面临的挑战和未来的发展方向.     

热浸渍晶种法制备高重复性NaA分子筛膜

利用热浸渍法和打磨法引入晶种合成NaA分子筛膜,将合成的NaA分子筛膜应用于乙醇/水混合体系,研究进料温度、进料侧压力及进料流量等对其分离性能的影响。结果表明,进料温度升高,渗透通量和分离因数呈增大趋势;进料侧压力增大,渗透通量增加,分离因数减小;进料流量增大,渗透通量明显增大,分离因数未发生明显变化。进料温度为75℃、进料侧压力为100kPa、相对真空度接近-0.1MPa、进料流量为16L/h时,所得NaA分子筛膜的渗透通量和分离因数分别为1.08kg.m-2.h-1和3 338,此时用于乙醇/水混合体系分离效果最佳。NaA分子筛膜的重复性高达80%。     

用红外吸收光谱法研究ZrF_4—BaF_2—LaF_3—AlF_3—NaF系统玻璃的水侵蚀深度

氟锆酸盐玻璃在20℃静态水化60min 和动态水化30min 条件下与水作用所产生的表面层 H_2O 和 OH 的侵蚀深度可通过控制 OH3450cm~(-1)和 H_2O 的1640cm~(-1)的吸收带抛光层的厚度而测得.这种方法有助于探讨氟锆酸盐玻璃的动态和静态水侵蚀机理.这种方法是研究氟化物系统玻璃遭受含水媒介侵蚀膜厚度的一种有效方法.     

前驱溶胶涂覆玻璃表面生长取向ZSM-5分子筛膜

通过ZSM-5前驱物修饰玻璃表面,利用水热合成法在修饰过的玻璃表面上制备取向ZSM-5分子筛膜,依次考察涂覆时间与结晶时间对ZSM-5分子筛取向性的影响,借助XRD、FE-SEM和ATR-FTIR等表征手段分析所得ZSM-5分子筛的取向性和晶体形貌.实验结果表明,由ZSM-5前驱物修饰过的玻璃表面有利于生长取向ZSM-5分子筛膜;水热合成所得ZSM-5分子筛主要为b轴取向,分子筛形貌呈棺材形、且平均晶体粒径为1.5μm.     

PEO正渗透膜的制备与表征

为提高正渗透膜的抗污染性能,以O,O′-二(2-氨基丙基)聚丙二醇-嵌段-聚乙二醇-嵌段-聚丙二醇和均苯三甲酰氯(TMC)为水相、油相反应单体在聚砜基膜上进行界面聚合,制备聚环氧乙烷(PEO)亲水型聚酰胺正渗透膜(PSf-Jeff/TMC复合膜),采用红外光谱、X光电子能谱和水接触角等手段研究选择分离层的化学结构和亲水性能,考察界面聚合时间、反应单体浓度和后处理温度等制备条件对正渗透膜渗透分离性能的影响,并以牛血清蛋白作为污染物分析其抗污染性能.结果表明:聚合时间30 s、TMC质量浓度1.5 mg/m L、水相单体质量分数3%、热处理温度为60℃时所制备的PSf-Jeff/TMC正渗透膜,在1 mol/L氯化钠、室温条件下测得水通量1.75 L/(m~2·h),反向盐通量140 g/(m~2·h);与间苯二胺复合膜PSf-MPD/TMC相比,PSf-Jeff/TMC复合膜接触角更小,亲水性能更好,具有一定的抗污染性能,通量恢复率达到91.4%.     

Cr18Mn18高氮奥氏体不锈钢高温氧化特性

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析氧化层的成分和相组成,研究了Cr18Mn18高氮奥氏体不锈钢高温氧化行为和氧化动力学。研究表明,Cr18Mn18高氮奥氏体不锈钢氧化速率常数Kp在950、1 050、1 150℃时,分别为3.10×10~(-5) kg~2·m~(-4)·h~(-1),1.85×10~(-4)kg~2·m~(-4)·h~(-1)和3.71×10~(-4)kg~2·m~(-4)·h~(-1),其氧化激活能Q值为113 881J/mol。     

聚丙烯酸甲酯膜分离水-乙醇混合物的研究

本文介绍以丙烯酸甲酯、二乙烯三胺为基本原料合成的一种新型聚合物膜材料,并用渗透蒸发法通过该膜对水-乙醇混合物进行分离;研究了料液浓度、料液温度等评价条件对膜透过速率和分离系数的影响;计算了膜对不同浓度料液的表观透过活化能;测试了膜的溶胀度和溶胀膜的组成,利用测定结果讨论了溶液在膜中的溶解和扩散对透过速率和分离系数的影响。还利用红外分光光度计、电镜、动态粘弹测试仪等粗略探讨了膜的微观结构。     

共价反应型多层有机-无机复合膜组装及其渗透汽化性能

对共价反应型多层有机-无机复合膜组装及其渗透汽化性能进行了研究.采用经硅烷偶联剂改性后的管式陶瓷膜作为基膜,通过动态层层吸附自组装(layer-by-layer,LbL)技术在管式陶瓷膜内表面分别组装聚丙烯酸(poly acrylic acid,PAA)/聚乙烯醇(poly vinyl alcohol,PVA)/戊二醛(glutaraldehyde,GA),再通过热交联引发层间反应,生成共价键,形成稳定性较强的多层复合分离膜,并将其用于渗透汽化领域.考察了组装层数、复合时间、交联温度和PVA相对分子质量等条件对复合膜性能的影响.结果表明:当组装层数为5层、进料液温度为75℃时,有机-无机复合膜对95%的乙醇/水体系,其透过液水的质量分数为99.5%,渗透通量可达102 g/(m2·h).     

PI/PTFE复合膜的制备及其分离性能的研究

以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为主要单体,亲水气相纳米二氧化硅(SiO_2)为改性试剂,通过溶液聚合和亚胺化分别制备出聚四氟乙烯(PTFE)/聚酰亚胺(PI)和SiO_2/PI/PTFE两种复合膜。利用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、热场发射电子显微镜(SEM)、热重分析法(TGA)、接触角测试和渗透汽化测试研究改性前后膜结构及渗透汽化性能的变化。结果表明:PI/PTFE复合膜的渗透通量和分离因子在料液温度为30~60℃时,随温度的升高而分别提高,在渗透侧压为20~1000Pa时,随渗透侧压的升高而分别降低;当亲水气相纳米二氧化硅的浓度达到3%质量分数时,制备的SiO_2/PI/PTFE复合膜对95%质量分数的乙醇/水混合液的分离效果在通量及分离因子方面达到0.352kg/(m~2·h)、62.90。     

大学校园典型室内环境新风量调查与分析

校园建筑室内通风不良可造成室内空气品质下降,进而影响室内人员的学习效率和健康.研究选取北京某大学26间公寓测试44次、8间办公室测试14次和26间教室测试43次,在冬夏两季对室内新风量进行测试分析.研究结果表明,冬季大学生公寓、办公室和教室新风量达标率(0～20%)远低于夏季达标率(22.2%～81.8%).冬、夏季公寓新风量为1.75～54.41 m~3/(人·h)(0.13～3.82 h~(-1))和2.8～134.43 m~3/(人·h)(0.2～9.62 h~(-1)),教室新风量为0.39～15.24 m~3/(人·h)(0.02～2.36 h~(-1))和1.51～158.45 m~3/(人·h)(0.11～8.19 h~(-1)),办公室新风量为1.14～44.6 m~3/(人·h)(0.07～2.89 h~(-1))和17.9～74.0 m~3/(人·h)(1.16～4.81 h~(-1)).公寓和教室新风量季节性差异的显著性与否与窗户开/关有关,而办公室新风量季节性差异不显著,而朝向和楼层对公寓新风量的影响不明显.大学生公寓、办公室和教室新风不足,应采取措施加强通风.     

聚苯醚/聚砜复合膜对乙醇/水混合体系的渗透汽化分离

以聚砜超滤膜为基膜,采用溶剂蒸发法制备聚苯醚/聚砜复合膜.用红外光谱(FT-IR)表征复合膜的制备效果,通过扫描电镜(SEM)观察其断面形貌;研究了聚苯醚(PPO)含量、进料液乙醇含量及进料液温度对复合膜渗透汽化分离性能的影响.结果表明,随铸膜液中PPO质量分数的增大,复合膜的分离因子增大,渗透通量减小;随进料液中乙醇质量分数的增大,复合膜的分离因子减小,而渗透通量增大;随进料液温度的升高,复合膜的分离因子及渗透通量均增大.对铸膜液中PPO质量分数为14%的复合膜,在进料液乙醇含量10%、进料液温度60℃时,膜的渗透通量157.2 g/(m2.h),膜对乙醇的选择系数为15.6.     

乙醇-水体系下MAS-7介孔分子筛的合成及其催化木质素液化的性能

在乙醇-水体系下,合成了介孔分子筛MAS-7,通过XRD和N2吸附-脱附技术对其进行表征。结果表明,在乙醇-水体系下合成的MAS-7(1)具有和传统水热条件合成的MAS-7相同的六方介孔结构,同时具有更窄的孔径分布及更高的比表面积。将其用于催化木质素液化反应中,重点考察了分子筛合成中乙醇的用量、木质素液化反应中液化温度、液化时间、催化剂的用量等因素对催化木质素液化反应的影响。得到了较佳的工艺条件,即1g木质素中加入0.10g MAS-7(1),12mL乙二醇,185℃下反应2.5h,木质素液化率可达69%。同时,乙醇-水体系中合成的MAS-7(1)具有较好的催化稳定性。     

金属镍中空纤维膜表面处理及其透氢性能

为提高金属镍中空纤维膜的氢气渗透性能,利用干湿纺丝法和高温烧结工艺制备致密的金属镍中空纤维膜,并采用物理打磨、硝酸刻蚀以及化学镀钯的方法对其外表面进行处理。结果表明:物理打磨外表面后,镍膜壁厚由初始的0.09 mm减小到0.04 mm,减小了渗透阻力,渗透通量在1 000℃下达到20.48 mmol/(m~2·s);采用10%硝酸刻蚀40 min后,镍膜的厚度减小到0.05 mm,加快了氢气的扩散过程,氢气通量提高56.36%,增加至24.11 mmol/(m~2·s);化学镀钯后镍膜表面负载了钯层,使得氢气的溶解速度加快,氢气渗透通量高达23.15 mmol/(m~2·s)。     

造孔剂EDTA对制备二氧化硅支撑体和MFI分子筛膜的影响

以微米级二氧化硅颗粒为原料,乙二胺四乙酸(EDTA)为造孔剂,用压片法制备了片状二氧化硅。然后以其为支撑体,使用晶种法制备了MFI型分子筛膜,并采用渗透汽化法测试了膜对乙醇/水混合体系的分离性能。综合考察了EDTA的来源,颗粒大小,合成时间等对所制备的MFI分子筛膜分离性能的影响,结果表明,小颗粒的EDTA有利于制备平整均一、致密的分子筛膜层,合成时间为4.0 h时的分子筛膜表现出较高的乙醇透过选择性。     

渗透汽化脱除碳酸二甲酯中微量水的研究

针对碳酸二甲酯(DMC)用于锂离子电池电解液溶剂时脱除DMC中微量水分的需要,对渗透汽化分离过程中的不同操作条件及膜分离性能下DMC中水能达到的极限最低含量进行了理论估算,并通过改进的热力学关系式判断膜是否适合于该分离过程.度进一步采用壳聚糖膜对渗透汽化脱除DMC中微量水进行了实验探索,理论预测可以较好地解释实验现象.结果表明,在实验操作条件渗透侧压力50 Pa且操作温度60℃时.壳聚糖膜难以将DMC中的水脱除到规定要求的20mg/kg以下.     

聚丙烯腈膜改性制备正渗透复合膜基膜

为提高聚丙烯腈(PAN)膜的亲水性,在聚丙烯腈膜表面接枝超支化聚乙烯亚胺(HPEI),得到亲水性的PAN膜;然后用界面聚合方法在膜表面涂覆一层聚酰胺层,得到正渗透复合膜.测试结果表明:水接触角由64.5°降到23.4°.与PAN膜相比,PAN-g-PEI孔径减小,制备得到的正渗透复合膜水通量下降,由7.4 L/(m2·h)降至3.5 L/(m2·h);反向溶质渗透通量下降,由38.7 g/(m2·h)降至22.2 g/(m2·h).这说明接枝聚乙烯亚胺的聚丙烯腈膜(PAN-g-PEI)亲水性得到明显改善.     

发酵-渗透汽化-蒸汽分离集成工艺生产乙醇

发酵的低效率和产物分离的高能耗是目前燃料乙醇生产的主要技术瓶颈。采用发酵-PDMS膜渗透汽化-乙醇蒸汽二次分离集成工艺进行乙醇的发酵实验。发酵与渗透汽化膜分离操作连续耦合,用常温水对膜下游的渗透蒸汽进行部分冷凝,未冷凝的高浓度乙醇蒸汽经真空泵输送到大气条件下自然冷凝,实现了渗透蒸汽的二次分离。发酵实验持续264 h,得到细胞的平均浓度为19.8 g/L,葡萄糖的平均消耗速率为6.09 g/(L·h),乙醇的平均体积产率为2.31 g/(L·h),乙醇的得率系数为0.38,发酵液的乙醇累积产量达610 g/L。能耗分析表明,采用这种集成工艺生产乙醇的蒸汽输送段能耗仅为传统低温冷凝段能耗的26%。     

多孔Si层柱蒙脱土的水热稳定性及酸性的研究

以河南某地的钠基蒙脱土为原料,用模板剂前驱法合成了一类新型的多孔Si层柱蒙脱土材料(Si-MMT).通过粉末X射线衍射(XRD)、N_2吸附-脱附分析、程序升温氨脱附(NH_3-TPD)、~(27)Al和~(29)Si的魔角旋转核磁共振(~(29)Si MAS NMR和~(27)Al MAS NMR)、吡啶吸附红外光谱法、水热老化法等测试手段,研究了材料水热稳定性和酸性.结果表明:Si-MMT的水热稳定性可维持在600℃,比表面积和比孔容分别为523 m~2/g和0.29 cm~3/g;与原土相比,Si-MMT层柱蒙脱土多孔材料的总酸量增加了将近1倍;合成材料同时存在B酸和L酸,L酸主要来源于层柱,B酸则主要来源于焙烧过程有机物分解释放质子和黏土中四面体存在Al的同晶取代Si.