离子溶液修饰SAPO-34分子筛膜及其H2/CO2分离性能研究

采用离子溶液修复法来对传统二次生长法制备的分子筛膜进行修饰,制备出了缺陷较少、气体分离选择性能优越的分子筛膜。以四乙基氢氧化铵为模板剂,在220℃下水热晶化24h得到SAPO-34分子筛晶种。利用二次生长法在氧化铝载体表面水热合成了SAPO-34分子筛膜,并通过离子溶液浸渍,对分子筛膜缺陷进行修饰。通过X射线衍射及扫描电子显微镜对分子筛进行表征分析。通过气体分离装置对SAPO-34分子筛膜进行气体分离性能研究。结果表明:在298K,0.1MPa下分子筛膜对H_2/CO_2的分离因子从5.27提高到了6.76。     

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.     

MFI型分子筛膜的制备及气体渗透特性

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,用XRD,SEM和气体渗透实验等方法进行表征,表明合成在α-Al2O3基膜的物质为MFI型分子筛.原位合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298K和473K时分别为97和52;二次生长合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298K和473K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.SF6分子动力学直径大于分子筛膜孔径,H2/SF6分离因子远大于Knudsen扩散值,几乎不透过分子筛膜.原位合成分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298K和473K时分别为24和17;二次生长分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298K和473K时分别为77和74.气体渗透分离实验结果表明,两种分子筛膜对气体分离是由分子筛分占主导,分子筛膜完整没有缺陷.     

蒸汽相转化涂晶法SAPO-34分子筛膜的制备及表征

采用一种新型涂晶方法即蒸汽相转化涂晶法, 在廉价大孔α-Al₂O₃载体上水热合成制备高质量的SAPO-34分子筛膜。该方法能够有效修复α-Al₂O₃载体的大孔缺陷, 通过制备平整均匀的晶种层, 最终得到了连续并且无明显“针孔”缺陷的SAPO-34膜。实验考察了浆料中添加尺寸分别为2 μm、1 μm、500 nm及100 nm的晶种对形成晶种层及分子筛膜的影响, 并将制备的分子筛膜用于渗透汽化异丙醇脱水实验。在75℃下对90wt%的异丙醇/水混合物具有优良的分离性能, 其通量和分离系数分别为1.396 kg/(m²·h)和973。     

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.     

多级孔SAPO-34催化剂合成与应用的研究进展

SAPO-34分子筛被广泛应用于催化甲醇制取烯烃(MTO),但单一微孔结构沸石在催化过程中极易失活。多级孔结构沸石结合了微孔沸石和介孔材料的优点,在不影响微孔沸石固有的催化活性和选择性的前提下,增强了分子扩散和传质能力,极大增加分子筛催化寿命。该文综述了近年来多级孔分子筛的合成策略与催化性能表征。第一部分简介了分子筛结构,并阐明了其催化性能与扩散的关系。第二部分对目前多级孔SAPO-34的不同合成方法进行了对比与总结。最后针对目前多级孔分子筛不同合成方法做出总结与展望。     

高性能NaA分子筛-聚酰亚胺复合分离膜的制备及表征

采用微波加热法在a-Al2O3载体表面合成了NaA分子筛膜,通过对其浸渍镀膜及亚胺化处理制备出致密NaA分子筛-聚酰亚胺(PI)复合分离膜.采用XRD、FT-IR、SEM分析手段和气体渗透实验对NaA分子筛-Pl复合膜进行了表征.考察了NaA分子筛膜与NaA分子筛-PI复合膜的形貌、结构和渗透性能差异.XRD结果表明,...     

Pebax/SAPO-34混合基质膜的制备及性能研究

选用Pebax1657和SAPO-34为膜材料,分别采用醋酸和1-丁醇为溶剂,通过流延法制备Pebax/SAPO-34混合基质膜(MMMs).研究发现,溶剂能显著地影响膜的结构形态以及渗透性能.纯Pebax膜的气体渗透系数受溶剂的影响较大,而选择性受溶剂影响不大.对于分子筛含量较高(质量分数33%)的MMMs,以1-丁醇为溶剂时,分子筛的分散均匀程度更高,但就材料的成膜性而言,醋酸为溶剂时更好.MMMs中气体渗透系数的变化是结晶度、扩散曲度、链段运动能力和膜形态等因素的共同作用的结果.醋酸为溶剂时,由于相分离的发生,气体的渗透系数出现突跃,最大提高到纯Pebax膜的3倍.1-丁醇为溶剂时,除H2外,气体渗透系数先出现一定程度的提高,而后由于受到链段僵化以及扩散曲度的影响而降低.     

Pebax/TPP共混膜的制备及CO2分离性能研究

为了获得具有高CO_2分离性能的膜材料,采用三丙酸甘油酯(TPP)为添加剂制备Pebax1657/TPP混合膜,并考察了TPP含量对Pebax/TPP共混膜的结构及气体分离性能的影响.SEM、XRD、ATR-FTIR和TGA分析表明,Pebax与TPP具有良好的相容性及热稳定性;TPP的加入同时提高了共混膜对CO_2和N_2的溶解系数和扩散系数.Pebax/TPP共混膜中CO_2和N_2的气体渗透性能随着TPP含量的增加而增加,而CO_2/N_2的选择性则随着TPP含量的增加而下降.     

炭膜的功能化及其在气体分离上的应用

炭分子筛膜是一种新型无机分离膜,具有耐高温、耐酸碱、高气体选择性的特点,但其通量较低,如何进一步提高炭膜的气体通量,实现炭膜对气体的针对性分离已经成为当前研究的热点.综述了近年来功能炭分子筛膜的研究进展,提出了炭分子筛膜功能化主要存在的问题,着重讨论了采用化学功能化和物理填充无机粒子等方法对炭分子筛膜进行功能化的研究状况.展望了今后炭分子筛膜功能化技术的发展方向.     

聚苯胺气体分离膜研究进展

介绍了聚苯胺(PANI)的结构、合成方法及其在气体分离领域的研究进展,综述了PANI气体分离膜的制备途径、掺杂过程和掺杂剂对PANI膜气体透过性能的影响.指出了研究中存在的问题,并对研究方向进行了预测.     

煤系高岭土微波合成NaA分子筛膜及其性能与表征

主要对高岭土微波合成NaA分子筛膜及其性能进行了研究.从铝源和晶化时间等方面研究了对煤系高岭土微波合成NaA分子筛膜的影响,并比较了水热合成NaA分子筛膜和微波合成NaA分子筛膜性能.通过实验发现,以高岭土为原料制备的NaA分子筛膜经微波合成,其乙醇脱水渗透汽化中分离因数超过10 000;NaA分子筛膜的微波合成在晶化时间分别为15、20和25min时,其渗透汽化通量由2.44kg/(m2.h)降低为0.92kg/(m2.h),分离因数由2 945增大为11 846,其中NaA分子筛膜在晶化时间为20min时,其分离因数和渗透通量分别为10 359和1.13kg/(m2.h);同时在相同配方条件下,水热合成的NaA分子筛膜和微波加热合成的NaA分子筛膜相比,反应时间由4h降低为20min,而分离因数由5 231增加到10 360.     

孔道修饰MOF-808混合基质膜制备及其CO2分离性能

利用MOF-808结构中含有易于被取代的甲酸这一特性,选用一种结构中含有丰富含氮基团的羧酸分子,L-组氨酸,对微波法合成的MOF-808纳米颗粒进行了后合成改性修饰,在其孔道中引入了对CO_2具有较高亲和力的含氮官能团.进一步采用孔道修饰后的MOF-808(MOF-808-His)与聚酰亚胺(6FDA-DAM)复合制备了一种新型混合基质膜,结合气体分离性能测试与膜的微观结构表征系统地分析了孔道修饰对MOF-808/6FDA-DAM混合基质膜CO_2分离性能的影响.结果表明,MOF-808孔道内含氮官能团的引入能够明显改善其对CO_2的选择性吸附能力,进而提高混合基质膜的CO_2/CH_4分离性能.当MOF-808-His质量分数为10%时,混合基质膜的CO_2渗透通量为764 Barrer, CO_2/CH_4分离因子为32.4,比纯6FDA-DAM膜分别提高了104%和35%,超过了CO_2/CH_4分离的Robeson上限.     

基于ZIF-8固定载体复合膜的制备及CO2分离性能研究

制备高效分离CO_2/N_2的气体分离膜一直是气体膜分离领域中的研究热点.采用简便的滴涂制膜方法,以聚砜(PSf)超滤膜为底膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为过渡层,在制备PVAm-PEA分离功能层过程中直接引入ZIF-8纳米颗粒,制备了高选择性分离CO_2/N_2的新型固定载体复合膜.通过表征和性能测试,考察分析ZIF-8及其含量对复合膜形貌与气体渗透性能的影响.结果表明,ZIF-8颗粒的加入使复合膜表面形貌较空白膜粗糙,CO_2渗透速率降低了43%,CO_2/N_2分离因子增加了220%.在0.1 MPa条件下,ZIF-8质量分数为0.05%时,CO_2渗透速率为59 GPU,CO_2/N_2分离因子为202.     

炭分子筛膜的制备及应用研究进展

炭分子筛膜(CMSM)是用于气体分离的一种高效节能新型材料,在气体分离中具有极大的工业化应用潜力.综述了炭分子筛膜的前躯体选择、制备工艺及气体分离应用方面的研究进展,并对炭分子筛膜的发展方向进行了展望.     

SAPO-17分子筛的合成、表征及催化性能研究

采用水热合成法成功合成出SAPO-17分子筛,并用XRD、SEM、N2吸附脱附、FT-IR、DTA/TG和NH3-TPD等方法研究了样品的物化性能。结果表明:合成的SAPO-17分子筛呈针状结构,并且具有较好的热稳定性。经过BET算法得到的比表面为406.71m2/g,孔径为0.65nm。合成不同硅铝比(Si/Al=0.05、0.08、0.11)的SAPO-17分子筛,均具有较好的MTO催化性能,其中硅铝比为0.11的SAPO-17分子筛催化性能最好,甲醇的转化率为100%,乙烯、丙烯收率分别为59.51%、26.35%。     

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.     

填充型H-β分子筛-聚砜复合膜的制备与性能研究

以聚砜为基体材料填充H-β分子筛,制备一系列的新型聚合物基复合膜,考察了这些膜的微观形貌,力学性能和气体渗透性能.结果表明,分子筛加入后与聚合物之间形成较好的界面结合,但是复合薄膜的拉伸强度明显降低,与分子筛的含量近似为线性关系.O2、N2和CO2 3种气体的渗透测定结果表明,加入分子筛后,这些气体的渗透系数显著上升,而且随着分子筛含量的增大而进一步提高.同时复合膜对CO2/N2和CO2/O2的分离选择性也有较大的提高.加入分子筛后,至少有部分气体分子是经过分子筛的孔道吸收与扩散而实现膜的透过的,即H-β分子筛起了筛分作用.可以推论填充分子筛改变了聚合物本体材料的内部结构,进而改善其气体渗透性能,有助于实现气体成分的调控或气体分离.     

介孔分子筛膜的制备及应用

介孔分子筛膜是最近十几年新兴的研究领域,它的出现丰富了有序介孔材料的研究范畴,拓宽了介孔材料的应用范围.作为一种新型的无机膜,介孔分子筛膜不仅具有微孔无机膜的优点,还在大分子催化分离领域具有潜在的应用价值.本文主要介绍了国内外近年来在无机介孔分子筛膜制备和应用方面的最新研究进展,并指出介孔分子筛膜目前存在的主要问题是热稳定性和水热稳定性差,导致其实际应用受到很大的限制.介孔分子筛膜今后主要的发展方向是加强其热稳定性和水热稳定性的研究,此外,制备取向生长的介孔分子筛膜,实现结构优化,将会成为今后介孔膜发展的新的热点.