高选择性分子筛膜作为预浓缩器在爆炸物检测中的应用
发布时间：2021-10-05 09:10
自从美国9/11事件之后，提高安全性和预防损伤的必要性比以往任何时候都重要。世界各地的恐怖主义威胁和数百万埋在地下未爆炸的地雷需要开发一种能够快速，可靠和紧凑的爆炸物检测设备，它应被纳入到手持设备或远程监控设备。考虑到普遍采用的爆炸装置大多数没有密封屏蔽，因此通过检测空气中的爆炸物分子来确定爆炸物的存在成为可能。但传感器设备进行检测的关键问题是环境条件下灵敏度低。这是由于常用的硝基炸药（TNT，硝酸甘油，DNT，黑索金，特屈儿等）本身的蒸汽压很低，而自然空气流动使浓度进一步稀释至更低的ppt或ppb级。在大型开放地域，如机场、火车站，即使是最好的传感器也很难检测这种经过稀释的低浓度爆炸物分子。一个简单而有效的解决方案是为传感器设计一个预浓缩装置，以提高检测灵敏度。由于其孔道尺寸和吸附选择性，分子筛膜近几十年来被用于气体分离。其中的MFI结构的分子筛膜具有0.51-0.56nm的孔道直径，由于其孔道直径小于爆炸物分子而大于空气分子而被用作分子筛膜材料。而一层超薄的分子筛膜应该能够过滤掉空气分子而使爆炸物蒸汽浓缩。由于分子筛膜的通量足够大，使得其能在短时间内流过大量空气分子，快速浓缩爆炸物...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电影《拆弹部队》海报Fig.1-1ThemoiveposterofTheHurtLocker简易爆炸装置是恐怖份子对付美国的不对称作战武器，已成为恐怖分子和极端分子所使用的最为危险的武器，对全球的所有平民、军人和公众构成威胁
液体合成法所采用的离子液体即可代替水作为溶剂，而又能起到模板剂32, 33]，成为分子筛膜合成中的一个热点。蔡睿等人[32]采用离子液体合成微波加热法在不锈钢和铝合金表面采用二次生法制备了磷酸铝、磷酸硅-11, SAPO-11)分子筛膜。前分子筛膜的发展方向包括：(1)能大规模、稳定地合成出无缺陷、厚度子筛膜；(2)寻求廉价的多孔载体以降低分子筛膜的制造成本；(3)提高的渗透速率和选择性；(4)解决膜组件之间的连结密封性，加强工程设计 原位水热合成法位水热合成法是在载体的孔口或次孔口直接合成分子筛膜，其主要步骤清洗处理的载体直接放到盛有合成液（溶胶）的晶化釜中，在一定温度身产生的压力下直接在载体表面生长出分子筛膜并与载体结合在一起。成的 MFI 结构分子筛如图 1-3 所示[18]。由图可知分子筛存在不同的晶晶面。例如由于 b 轴取向是直孔道，因此拥有最高的分离性能。
图 1-4 流动晶化合成液在膜陶瓷管或毛细管内壁生长 ZSM-5 分子筛[5Fig. 1-4. ZSM-5 crystallization inside of tubes and capillaries with movedsynthesis solution.Wang[52]等人提出了二次生长法相对于早期分子筛与粘合剂混合的诸多并在不锈钢表面制备了 200-800nm 的超薄 Silicalite-1 分子筛膜。他们在不同钢表面通过二次生长（晶种）法合成光滑连续的 silicalite-1 膜，膜厚 200-800表明膜厚随生长时间的延长而变大，并且分子筛膜厚度、形貌和取向与载体钢的型号（化学组成不同）无关。所用钢载体包括一种普通碳钢和三种类型锈钢（分别为 304，316L，S31254 型）。Iglesia[53]等人研究了在不锈钢微反应器孔道内壁制备 ZSM-5 分子筛膜用离子交换法附载 Pd。他们采用三种不同的方法，分别是直接液相水热（direct liquid phase hydrothermal synthesis, LHS）、沾涂晶种的液相水热合成次生长法）和蒸汽晶化合成（steam-assisted crystallization, SAC）。发现采用沾涂晶种法所制备的膜厚度、连续性均好于直接合成。液相晶化所得分子筛
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿荷叶表面研究进展[J]. 粟常红,陈庆民. 化学通报. 2008(01)
[2]利用氟硅烷提高溶胶-凝胶SiO2增透膜的疏水性[J]. 晏良宏,蒋晓东,江波,吕海宾,袁晓东. 强激光与粒子束. 2007(08)
[3]支撑沸石分子筛膜的研究进展[J]. 杨赞中,许珂敬,田贵山. 人工晶体学报. 2007(03)
[4]室温离子液体中合成方钠石的研究[J]. 马英冲,徐云鹏,王少君,王炳春,田志坚,余加祐,林励吾. 高等学校化学学报. 2006(04)
[5]Synthesis of zeolite membranes[J]. Y.S.Lin. Chinese Science Bulletin. 2004(24)
[6]高硅铝比ZSM-5分子筛的合成及催化裂化性能研究[J]. 苏建明,刘文波,刘剑利,吴莱萍. 石油炼制与化工. 2004(04)
[7]有机氟皮革防水防油剂[J]. 吴克安,曹成波,张长桥. 皮革科学与工程. 2002(05)
[8]沸石膜的合成最新进展[J]. 李永生,王金渠,郭树才. 化工进展. 2001(02)
[9]以1,6-己二胺合成高硅ZSM—5沸石的研究[J]. 李庆宁. 精细石油化工文摘. 1999(05)
[10]MFI型沸石晶体的择优定向生长[J]. 王喜庆,宋茂莹,余辉,周伟正,龙英才. 化学学报. 2001 (09)
博士论文
[1]分子筛膜和金属有机框架膜的合成及应用[D]. 郭海玲.吉林大学 2009
[2]催化热裂解催化材料的探索及相应微反评价装置的建立[D]. 刘鸿洲.石油化工科学研究院 2000
硕士论文
[1]二次生长ZSM-5膜及其超临界催化裂解正十二烷初步研究[D]. 赵杰.天津大学 2008
本文编号：3419434
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电影《拆弹部队》海报Fig.1-1ThemoiveposterofTheHurtLocker简易爆炸装置是恐怖份子对付美国的不对称作战武器，已成为恐怖分子和极端分子所使用的最为危险的武器，对全球的所有平民、军人和公众构成威胁
液体合成法所采用的离子液体即可代替水作为溶剂，而又能起到模板剂32, 33]，成为分子筛膜合成中的一个热点。蔡睿等人[32]采用离子液体合成微波加热法在不锈钢和铝合金表面采用二次生法制备了磷酸铝、磷酸硅-11, SAPO-11)分子筛膜。前分子筛膜的发展方向包括：(1)能大规模、稳定地合成出无缺陷、厚度子筛膜；(2)寻求廉价的多孔载体以降低分子筛膜的制造成本；(3)提高的渗透速率和选择性；(4)解决膜组件之间的连结密封性，加强工程设计 原位水热合成法位水热合成法是在载体的孔口或次孔口直接合成分子筛膜，其主要步骤清洗处理的载体直接放到盛有合成液（溶胶）的晶化釜中，在一定温度身产生的压力下直接在载体表面生长出分子筛膜并与载体结合在一起。成的 MFI 结构分子筛如图 1-3 所示[18]。由图可知分子筛存在不同的晶晶面。例如由于 b 轴取向是直孔道，因此拥有最高的分离性能。
图 1-4 流动晶化合成液在膜陶瓷管或毛细管内壁生长 ZSM-5 分子筛[5Fig. 1-4. ZSM-5 crystallization inside of tubes and capillaries with movedsynthesis solution.Wang[52]等人提出了二次生长法相对于早期分子筛与粘合剂混合的诸多并在不锈钢表面制备了 200-800nm 的超薄 Silicalite-1 分子筛膜。他们在不同钢表面通过二次生长（晶种）法合成光滑连续的 silicalite-1 膜，膜厚 200-800表明膜厚随生长时间的延长而变大，并且分子筛膜厚度、形貌和取向与载体钢的型号（化学组成不同）无关。所用钢载体包括一种普通碳钢和三种类型锈钢（分别为 304，316L，S31254 型）。Iglesia[53]等人研究了在不锈钢微反应器孔道内壁制备 ZSM-5 分子筛膜用离子交换法附载 Pd。他们采用三种不同的方法，分别是直接液相水热（direct liquid phase hydrothermal synthesis, LHS）、沾涂晶种的液相水热合成次生长法）和蒸汽晶化合成（steam-assisted crystallization, SAC）。发现采用沾涂晶种法所制备的膜厚度、连续性均好于直接合成。液相晶化所得分子筛
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿荷叶表面研究进展[J]. 粟常红,陈庆民. 化学通报. 2008(01)
[2]利用氟硅烷提高溶胶-凝胶SiO2增透膜的疏水性[J]. 晏良宏,蒋晓东,江波,吕海宾,袁晓东. 强激光与粒子束. 2007(08)
[3]支撑沸石分子筛膜的研究进展[J]. 杨赞中,许珂敬,田贵山. 人工晶体学报. 2007(03)
[4]室温离子液体中合成方钠石的研究[J]. 马英冲,徐云鹏,王少君,王炳春,田志坚,余加祐,林励吾. 高等学校化学学报. 2006(04)
[5]Synthesis of zeolite membranes[J]. Y.S.Lin. Chinese Science Bulletin. 2004(24)
[6]高硅铝比ZSM-5分子筛的合成及催化裂化性能研究[J]. 苏建明,刘文波,刘剑利,吴莱萍. 石油炼制与化工. 2004(04)
[7]有机氟皮革防水防油剂[J]. 吴克安,曹成波,张长桥. 皮革科学与工程. 2002(05)
[8]沸石膜的合成最新进展[J]. 李永生,王金渠,郭树才. 化工进展. 2001(02)
[9]以1,6-己二胺合成高硅ZSM—5沸石的研究[J]. 李庆宁. 精细石油化工文摘. 1999(05)
[10]MFI型沸石晶体的择优定向生长[J]. 王喜庆,宋茂莹,余辉,周伟正,龙英才. 化学学报. 2001 (09)
博士论文
[1]分子筛膜和金属有机框架膜的合成及应用[D]. 郭海玲.吉林大学 2009
[2]催化热裂解催化材料的探索及相应微反评价装置的建立[D]. 刘鸿洲.石油化工科学研究院 2000
硕士论文
[1]二次生长ZSM-5膜及其超临界催化裂解正十二烷初步研究[D]. 赵杰.天津大学 2008
本文编号：3419434
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