清液体系高性能T型分子筛膜的制备及表征

采用二次生长法, 在廉价大孔α-Al₂O₃管状载体上通过变温热浸渍涂晶法获得连续致密的晶种层, 在摩尔配比为1SiO₂:0.05Al₂O₃:0.26Na₂O:0.09K₂O:30H₂O清液体系中120℃水热晶化16 h成功制备出T型分子筛膜。实验考察了小晶种液浓度, 晶化时间对T型沸石分子筛膜的形貌和性能的影响。XRD和SEM结果表明, 晶化过程中晶种的外延生长和新的晶核成核过程同时进行, 晶种的外延生长和新核的诱导作用产生协同作用, 缩短T型沸石膜的生长时间。将制备的T型沸石分子筛膜用于75℃渗透汽化分离10wt%水/异丙醇体系, 其渗透通量和分离系数分别达到2.96 kg/(m²·h)和6400。     

两步晶化法制备介孔材料及其催化性能研究

采用两步晶化法,由MCM-22沸石前驱体合成了一种介孔材料.通过XRD、N2吸附-脱附、TEM、27A lMAS NMR以及吡啶吸附红外光谱等技术对样品进行了表征.结果显示所合成的样品不是微孔沸石与介孔材料的混合物,而是含强酸性中心、水热稳定性良好的新型介孔分子筛.利用异丙苯的裂解反应、苯和1-十二烯烃的烷基化反应,评价了其对大分子的酸催化活性,并与常规介孔材料MCM-41进行了比较.在350℃时,所合成的介孔材料和常规介孔材料MCM-41对异丙苯的裂解转化率分别为68.98%和48.80%.在210℃苯和1-十二烯烃的烷基化反应时,所合成的介孔材料和MCM-41对1-十二烯烃的转化率分别约为95.20%和86.89%,产物直链烷基苯的选择性分别约为88.11%和90.06%.结果表明所合成的介孔材料对大分子的酸催化性能优越于常规介孔材料MCM-41.     

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.     

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.     

两步晶化法制备MCM-48/ZSM-5复合分子筛

利用两步晶化法制备了高水热稳定性的MCM48/ZSM-5介微孔复合分子筛.通过SEM、TEM、XRD、IR和N₂吸附脱附进行表征,结果显示,该材料的结构不同于简单的机械混合,而是具有微孔孔壁和三维立方介孔孔道的复合材料,其孔道尺寸为2.6nm左右.该复合分子筛在沸水中处理6h后,介孔结构仍保留完好.通过考察晶化时间对复合分子筛的影响,证明了介孔和微孔的组装是一个竞争的过程,复合分子筛中介孔与微孔结构的比例随晶化时间的变化而变化,且具有介孔孔道和微孔孔壁的复合分子筛150℃的最优晶化时间为8h.     

有机硅烷改性沸石/PDMS渗透汽化杂化膜的制备及表征

采用硅烷偶联剂,乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)为改性剂,控制改性时间(4h和12h),对全硅沸石进行改性,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体,制备了改性沸石填充的PDMS渗透汽化杂化膜。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、机械拉伸等手段对改性的效果和杂化膜的热稳定性能进行了表征,结果表明改性后沸石晶型未改变,杂化膜热稳定性和机械性能提高。并以乙醇质量分数为5%的乙醇/水体系为研究对象,分离因子为评价指标,考察了改性杂化膜对乙醇的分离性能,结果表明膜对乙醇/水的分离因子可由未改性时的16提高至29.5,这说明采用硅烷偶联剂对沸石进行改性是提高膜分离性能的有效方法。     

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。     

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。     

湿凝胶晶化法高效合成X型沸石及其离子交换性能研究

沸石分子筛由于具有丰富的孔道结构、大的比表面积、良好的稳定性和择形性能而被广泛应用于诸多工业领域。开发高效、节能、操作简便的新型分子筛合成路线具有十分重要的意义。在传统水热合成方法的基础上进行改进,采用湿凝胶晶化法制得X型沸石分子筛。采用XRD、SEM、N_2吸附-脱附测试对产物的结构进行了表征,并研究了分子筛的产率、单釜利用率以及Ca~(2+)交换性能。结果表明,湿凝胶晶化法制备的X型分子筛保持了其微孔骨架结构,单釜利用率大幅提高,并且表现出良好的Ca~(2+)交换性能。     

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．     

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.     

四通道中空纤维NaA分子筛内膜的制备与表征

采用错流真空抽吸涂晶与动态水热合成的方法在四通道陶瓷中空纤维载体的内表面制备出高性能的NaA分子筛膜, 并用于75℃下90wt%乙醇/水混合物渗透汽化脱水分离, 系统考察了晶种液流速、涂晶时间与合成温度对NaA分子筛膜形貌与分离性能的影响。结果表明, 当晶种液流速为100 mL/h、涂晶时间为5 s时制备的NaA分子筛膜致密均匀; 晶种液流速过慢或者涂晶时间过长会导致膜厚增加同时也会在膜表面产生缺陷。当膜在100℃下水热合成两次, 制备的NaA分子筛膜分离性能最佳, 此时膜的分离因子为1585, 通量高达8.8 kg/(m²•h)。当合成温度过低时, 膜的晶化程度较低, 膜表面出现缺陷; 当合成温度过高时, 膜晶体生长速率过快, 交互生长程度较差, 膜的断面产生缺陷, 导致膜分离性能较低。     

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).     

氢型沸石掺杂聚乙烯醇膜的渗透蒸发性质及其在酯化反应中的催化作用研究

通过在PVA膜中掺杂沸石制得兼具催化和分离功能的酯化膜反应器。实验结果表明：在不同的沸石掺杂的乙酸／乙醇酯化体系中,氢型沸石不仅可以较大地提高PVA膜的渗透通量,其分离系统也较高,膜的适宜填充度应小于40％（质量比）,随填充度的增加,膜的催化活性和酯化转化率均有较大提高,酯化反应温度的升高,有利于反应速率及转化率的提高,对于乙酸／乙醇体系,最佳醇／酸＝1．2：1;不同的酯化体系,填充氢型涨均有利于其转化率的提高,但因体系而异。     

炭基Sn-ZSM-5沸石膜的制备及其渗透蒸发水中乙酸的应

通过研究Sn-ZSM-5沸石分子筛的合成与表征, 确定了在多孔炭管上合成Sn-ZSM-5沸石膜的条件. 首先利用水热合成法, 在Si(OCH₂CH₃)₄/SnCl₄/NaOH/TPABr/H₂O澄清体系中合成出Sn-ZSM-5沸石分子筛, 用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、紫外光谱(UV-Vis)证实锡元素进入到分子筛晶体骨架; 利用预涂晶种法在炭载体表面上合成出完整的不同锡含量的Sn-ZSM-5沸石膜. 在90℃下对于5wt%的乙酸溶液, Si/Sn=25的沸石膜的分离系数为4.1, 总通量达到1.18kg·m^-2·h^-1.     

抽空涂晶法合成A型分子筛膜及渗透汽化性能研究

采用抽空涂晶二次生长法在管状α-Al2O3基膜上合成了具有高选择性、高渗透量的A型分子筛膜.XRD结果表明,分子筛膜晶相中只有A型分子筛存在;SEM表明,基膜表面覆盖了一层致密连续的分子筛膜.考察了A型分子筛膜的渗透汽化性能,结果表明,在温度为323K和343K下,当原料液中异丙醇的质量分数为95%时,其水/异丙醇分离系数都大于10000,渗透量分别为1.27kg/(m2·h)和1.74kg/(m2·h).     

渗透汽化膜分离技术的进展及在石油化工中的应用

综述了渗透汽化过程的新进展，并着重介绍了它在石化中的四方面应用，即（１）有机溶剂及混合溶剂的脱水；（２）废水处理及溶剂回收；（３）有机混合物的分离；（４）吕溶剂的脱水。