清液体系中高性能T型沸石分子筛膜的合成

由摩尔组成为SiO2:Al2O3:Na2O:K2O:H2O=1:0.015:0.25:0.08:25的澄清溶液,在预涂晶种的管状莫来石支撑体上水热合成T型沸石分子筛膜.在高于100℃清液体系中合成出了高性能T型沸石分子筛膜.用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)仪和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对150℃下合成35 h的分子筛膜进行了表征.XRD谱表明:T型沸石分子筛成功地生长在预涂晶种的支撑体上.支撑体的外表面覆盖着20 μm厚有取向的晶体层.从SEM照片判断,起到分离作用的是生长致密的中间层,而不是表层.在150℃下制备的膜,对水/乙醇、水/异丙醇混合物具有高渗透汽化分离性能.优异的渗透汽化性能归因于在涂有晶种的多孔支撑体上生长了一层高结晶度且缺陷较少的T型沸石分子筛晶体层.     

ZSM-5分子筛膜在乙酸异戊酯酯化反应中的应用

通过渗透汽化技术将高性能ZSM-5分子筛膜应用于原位脱除乙酸和异戊醇酯化反应产生的水,从而打破酯化反应的平衡和提高乙酸异戊酯的收率.重点考察反应条件对乙酸异戊酯收率的影响.结果表明,当采用质量分数为2.0%的硫酸氢钠为催化剂,反应温度为100℃时,乙酸与异戊醇的初始摩尔比为3.0/1.0,乙酸异戊酯的收率达到98.39%,分子筛膜的通量和分离因子(水/有机物)分别为0.21kg/(m2·h)和1 040.此外,分子筛膜在酯化反应中表现出良好的稳定性,间歇重复使用8次或连续经过160h的长时间耦合酯化反应后,乙酸异戊酯收率仍可高达97.73%.     

分子筛膜反应器中环己酮与乙二醇缩合反应的合成优化与反应动力学

考察了在T型分子筛膜反应器中H β分子筛催化的环己酮与乙二醇缩合反应。基于二级反应建立了膜反应器动力学模型,并与实验结果进行了比较。优化了膜反应器中醇/醛摩尔比和催化剂负载量,并考察了分子筛膜和催化剂的可重复使用性。结果表明,采用膜反应器进行环己酮与乙二醇缩合反应,由于副产物水分子被膜选择性分离出反应体系,环己酮转化率由平衡转化率643%提高至几乎完全转化。且反应物在接近理论摩尔比条件下反应,提高了反应的原子经济性。T型分子筛膜在反应体系中具有良好的稳定性和可重复使用性。     

高通量MOR型分子筛膜的制备及在乙酸酯化反应中的应用

采用含氟体系制备了高性能MOR型分子筛膜。采用XRD和SEM表征了MOR型分子筛膜及其参与8次酯化反应后膜层的微观结构。将高通量MOR型分子筛膜用于Zr(SO₄)₂/H-β催化的乙酸与乙醇酯化反应,基于2级动力学假设建立了膜反应器中进行的酯化反应动力学模型,考察了醇/酸摩尔比、催化剂用量和反应温度,以及MOR型分子筛膜的重复使用对乙酸转化率的影响。结果表明,含氟体系与无氟体系相比,所制备的MOR型分子筛膜的渗透通量可提高1.4倍。动力学模型模拟结果与实验数据吻合良好。MOR型分子筛膜反应器打破了乙酸酯化反应的化学平衡,由于生成的水可通过膜分离移出反应体系,反应12 h后乙酸几乎完全转化,同时分子筛膜重复使用8次对乙酸转化率无明显影响。     

离子热法合成CHA型分子筛膜及其脱盐应用

通过合成较高骨架硅铝比的CHA型分子筛膜可实现提高膜层稳定性和分离性能.采用咪唑类离子液体合成出纯相的CHA型分子筛膜,离子液体不仅作为新型结构导向剂,还提高晶体骨架Si/Al比,同时离子液体回收使用3次后仍能合成出高结晶度CHA型晶体.在最佳合成条件下,通过含溴化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Br)的合成溶胶中...     

二次水热合成法制备ZSM-5分子筛膜及其渗透汽化性能

采用二次水热合成法在管状多孔莫来石支撑体上制备高耐酸性ZSM-5分子筛膜,系统地研究分子筛晶种和合成溶胶中H₂O/SiO₂摩尔比率对ZSM-5分子筛膜生长与渗透汽化性能的影响,采用X射线衍射、冷场扫描电子显微镜和电子能谱等表征技术分别对制备的ZSM-5分子筛及其ZSM-5分子筛膜的结构、形貌和Si/Al比进行表征。针对分离75℃、90% HAc/H₂O的水溶液,最优化条件下制备的ZSM-5分子筛膜表现出优良的渗透汽化性能,渗透通量和分离因子分别为0.98kg/(m²·h)和890。此外,本研究所采用制备耐酸性ZSM-5分子筛膜的方法表现出良好的重现性,重复制备的12根ZSM-5分子筛膜在75℃下分离90% HAc/H₂O的水溶液时,平均通量和分离系数分别为（0.85±0.15）kg/(m²·h)和650±290。再者,ZSM-5分子筛膜在45～75℃的温度范围内分离50%～95% HAc/H₂O水溶液时都表现出优良的渗透汽化性能。     

TS-1分子筛膜制备和催化性能的研究

采用二次水热合成法在管状莫来石支撑体上制备TS-1分子筛膜,通过XRD、FT-IR、UV-Vis和SEM表征技术考察二次水热合成法中浸涂支撑体时晶种悬浮液浓度、合成液中的nH_2O_2/nSiO_2比率、合成液中晶种添加量等对TS-1分子筛膜的生长和催化性能的影响.当合成液的摩尔组分比、晶种液浓度、合成液中的nH_2O_2/nSiO_2比率、溶液中晶种添加质量分数、合成温度和合成时间分别为SiO_2∶0.03TiO_2∶0.2TPAOH∶120H_2O、5%、6、1%、150℃和24h时,连续致密的TS-1分子筛膜在H_2O_2氧化异丙醇反应中表现出良好的催化性能.其次,在渗透汽化-催化氧化耦合反应过程中,当异丙醇与H_2O_2摩尔比和反应温度分别为1∶2和70℃时,异丙醇的转化率达到81.14%,TS-1分子筛膜的通量为2.23kg/(m~2·h).     

MOR型分子筛膜反应器中丁二酸酯化反应研究

采用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂,在耐酸性MOR型分子筛膜反应器中合成了丁二酸酯.采用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了MOR型分子筛膜反应前和重复使用10次后的膜层微观结构.考察了分子筛膜反应器中酸醇摩尔比、反应温度、催化剂用量以及膜面积与反应体积比(S/V)对丁二酸转化率的影响.结果表明,由于MOR型分子筛膜脱除反应副产物水,打破了丁二酸酯化反应的化学平衡,在接近理论的酸醇摩尔比条件下实现了丁二酸几乎完全转化.进一步考察了分子筛膜在反应体系中可重复使用性.     

采用含氟体系制备NaY分子筛膜

采用二次生长法,在含氟体系中制备了高渗透气化性能的NaY分子筛膜。比较了含氟体系和无氟体系中NaY分子筛的晶化过程和NaY分子筛膜的渗透气化性能,并对晶化时间和溶胶硅/铝摩尔比(n(SiO2)/n(Al2O3))进行了优化。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDX)表征了NaY分子筛膜层晶体结构。结果表明,合成体系中添加NH4F,可有效抑制分子筛膜层中P型分子筛杂晶的形成。含氟体系中合成的NaY分子筛膜比无氟体系合成的NaY分子筛膜具有更高的渗透气化性能。在n(SiO2)/n(Al2O3)=25、晶化时间为6.5h条件下,合成的5根NaY分子筛膜应用在75℃、水/乙醇质量比10/90体系中的平均渗透通量和平均分离因子分别为(5.3±0.3)kg/(m2.h)和63±3。