ZSM-5沸石膜的制备及渗透蒸发性能研究

发布时间：2017-11-12 22:15

  本文关键词：ZSM-5沸石膜的制备及渗透蒸发性能研究

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【摘要】：渗透蒸发是一种新型的膜分离技术,在分离过程中不受气液平衡限制,效率高,污染少,能耗低,以其在技术及经济上的显著优势而备受关注。沸石分子筛膜是近些年来迅速发展起来的一种新型无机膜,其孔道结构发达,具有优异的择形、筛分效果,同时具有良好的热、化学和机械稳定性,非常适合通过渗透蒸发过程分离液相混合物。ZSM-5沸石膜具直线型和正弦型三维交叉孔道结构,有效孔径0.5～0.6nm,硅铝比为10～∞,具有可调变的亲水选择性和耐酸稳定性,使其在分离酸性有机物／水体系具有特殊优势。探索高渗透蒸发分离性能ZSM-5沸石膜的合成条件,并将其应用于酸性环境中有机物脱水具有一定的工业应用价值。本论文通过比较不同合成路线制备的ZSM-5分子筛来探索适宜的ZSM-5沸石膜制备路径,并考察了不同合成路线、搅拌温度及陈化温度对沸石膜结构及性能的影响。主要研究内容如下：(1)考察了无模板剂体系ZSM-5分子筛合成过程中晶化时间、合成液碱含量、合成液水含量对所制备样品结晶度和形貌的影响。无模板剂体系各组分摩尔配比为0.20Na2O:SiO2:0.017 Al2O3:43.7 H2O时,制备出杂质含量较少的ZSM-5分子筛。通过比较不同合成路线制备ZSM-5分子筛发现,无模板剂体系晶种诱导法更有利于合成结晶度相对较高,硅铝比低的ZSM-5分子筛。(2) 以廉价粗糙大孔氧化铝为载体,采用晶种诱导二次生长法制备ZSM-5沸石膜。考察了不同合成路线、搅拌温度、陈化温度对沸石膜渗透蒸发分离性能的影响。结果表明在无模板剂体系更有利于制备薄而致密,硅铝比低且渗透蒸发分离性能较好的ZSM-5沸石膜。在无模板剂体系,通过将原料溶解和组分重排过程去耦合,采取30℃机械搅拌,20℃低温陈化,所制备的ZSM-5沸石膜厚度仅3 μm,膜表面平整,膜层致密连续,渗透蒸发分离性能较好。该沸石膜75℃下对于90wt.%乙酸/水体系的渗透通量为0.65kg·m-2·h-1,分离因子为547;对于90wt.%异丙醇/水体系的渗透通量为2.78kg·m-2·h-1,分离因子达到6129。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ028.8

【参考文献】

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本文编号：1177847