高铝含量b取向ZSM-5分子筛膜的制备及渗透性能研究
[Abstract]:ZSM-5 molecular sieve membranes have wide application prospects in the fields of catalysis and separation. The b-axis oriented ZSM-5 molecular sieve membranes have high permeation flux due to their short diffusion path and low grain interaction degree, which are the current research hotspots in the field of materials, and the results show that the b-axis oriented ZSM-5 molecular sieve membranes have high permeation flux due to their short diffusion path and low grain interaction degree. It is expected to have excellent separation and catalytic properties. However, the synthesis of ZSM-5 molecular sieve membranes with low Si/Al ratio and high b-orientation is one of the most difficult problems at present. In this paper, b-oriented ZSM-5 molecular sieve membrane was prepared by in-situ growth method and its structure was characterized. The effects of growth conditions, carrier properties, aluminum source and Al content on the microstructure of molecular sieve membrane were studied. To explore the formation mechanism of oriented ZSM-5 molecular sieve membrane. ZSM-5 molecular sieve membranes with Si/Al ratio of 100 (in synthetic solution) were prepared on alumina, titanium dioxide and zirconia ceramic carriers with different pore sizes. The effects of carrier composition and roughness on the structure of molecular sieve membranes were studied. It was found that the b-orientation and continuity of ZSM-5 molecular sieve membrane were the best on Ti-OH-rich anatase titanium dioxide carrier. ZSM-5 molecular sieve membranes with different Si/Al ratio b-axis orientation were synthesized on stainless steel substrate. The effect of Al3 content on the structure of molecular sieve membranes was studied. It was found that the content of Al3 did not affect the grain orientation of molecular sieve, but affected the continuity of molecular sieve membrane. It was confirmed by HP-DSC that Al3 obviously inhibited the nucleation of molecular sieve, which led to the decrease of continuity of molecular sieve membrane. ZSM-5 molecular sieve membranes were prepared from various aluminum sources including aluminum nitrate sodium metaluminate pseudo-thin bauxite basic aluminum acetate and aluminium isopropyl alcohol. It was found that the Al source did not affect the orientation of the film, but affected the continuity of the film, the Si/Al ratio of the skeleton and the acid strength. By using pseudo-boehmite and sodium metaluminate, the b-oriented ZSM-5 molecular sieve membranes with the lowest skeleton Si/Al ratios of 57 and 19 and continuity of more than 80% can be prepared. The molecular sieve membrane prepared by aluminum nitrate has the highest acid strength, while the molecular sieve prepared with aluminum isopropyl alcohol has the weakest acid strength. Ab,bb,cb oriented bilayer molecular sieve membranes were prepared on various porous supports. The results of nitrogen permeation test show that the bb-oriented bilayer zeolite membrane has the highest N _ 2 permeability (2.256?10-5molPa-1s-1m-2). Compared with ab and cb oriented bilayers, respectively, the bilayer films were higher 0.448?10-5molPa-1s-1m-2 and 0.076 脳 10 mol Pa ~ (1) / s ~ (- 1) m ~ (2) 路(2).
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ051.893
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本文编号:2444408
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