ZSM-5分子筛填充壳聚糖膜的制备与性能研究

采用液相共混的方法制备了ZSM-5分子筛填充壳聚糖膜.扫描电镜表征表明分子筛在膜中分散均匀,膜表面没有明显缺陷.考察了填充膜在碳酸二甲酯/甲醇混合液中的溶胀和吸附行为,探讨了填充膜中分子筛含量及操作温度对渗透汽化膜分离性能的影响.结果表明膜优先吸附甲醇,其分离性能主要由溶解过程控制;随着膜中分子筛含量的增加,膜的溶胀度增大,渗透通量大幅度提高;渗透通量与操作温度符合Arrhenius关系式.与壳聚糖均质膜相比,ZSM-5分子筛填充壳聚糖膜对甲醇和碳酸二甲酯混合物具有更好的分离效果.     

含氟体系下高性能丝光沸石分子筛膜的制备及其性能

采用热涂-浸渍法在大孔α-Al2O3载体上形成薄且致密的晶种层,然后在不添加有机模板剂的含氟条件下二次水热生长法制备了高性能丝光沸石分子筛膜,考察了NaF含量、硅/铝比对丝光沸石分子筛膜形貌和性能的影响.将摩尔组成为6Na2O:1.2Al2O3:30SiO2:780H2O:1.5NaF条件下合成的丝光沸石分子筛膜用于渗透汽化分离91.5%乙醇/水体系,在渗透汽化温度70°C、真空度为400Pa条件下,分离因子和通量分别达到了6872和0.51kg/(m2·h);另外,在分离异丙醇/水、乙酸/水体系时,渗透侧水浓度达到了100%(在色谱检测极限范围内),该分离系数是目前报道的丝光沸石分子筛膜分离的最佳值,并在乙酸浓度为1mol/L的乙醇水溶液中表现出良好的耐酸性.该膜有望作为膜反应器在乙酸乙酯等酯类的生产中大大提高转化率.     

高性能Silicalite-1分子筛膜的合成

 本文首次利用自制的多孔二氧化硅载体, 通过二次原位水热合成出具有较高分离性能的Silicalite-1分子筛膜, 对其进行了SEM表征, 并利用渗透气化装置对乙醇-水的分离能力进行了评价, 同时还研究了乙醇-水原料液温度对Silicalite-1分子筛膜分离性能的影响.     

丙烯腈类共聚物膜用于醇、水分离的研究——Ⅱ.丙烯腈与马来酸酐共聚物膜

本文采用氧化还原引发体系合成了丙烯腈与马来酸酐共聚物,首次将此共聚物制成了醇、水分离用的渗透蒸发膜,研究了不同马来酸酐含量的共聚物膜在碱中的水解规律,考察了共聚物组成,料液温度,料液浓度等条件对膜的醇、水分离性能的影响关系以及水解前、后膜性能的变化,结果表明,当共聚物中马来酸酐含量大于0.069(摩尔分数)时,水解前、后膜性能有很大的变化,分离因子,渗透通量和膜强度都普遍提高。另外,还发现该共聚物膜与其它透水性膜不同,对低乙醇含量的乙醇—水混合液不能透过。     

含氟体系中高性能T型分子筛膜的合成

含氟体系中,在负载晶种的大孔莫来石支撑体表面快速合成了高性能且取向生长的T型分子筛膜。采用XRD、SEM和MAS NMR等手段对分子筛膜层和粉末进行表征。讨论了添加物、氟硅比、合成温度和合成时间等条件对膜生长与分离性能的影响,并阐述了含氟体系中T型分子筛膜快速晶化的机理。碱金属氟盐的加入促进了T型分子筛晶体层的晶化速率,并对晶体层形貌产生了一定的影响。膜应用于75℃、水/异丙醇(10∶90,w/w)体系的平均渗透通量和分离因子分别为(4.91±0.18)kg·m-2·h-1和7 060±1 130。     

两步变温法微米晶种诱导合成高性能的T型分子筛膜

在预涂自制微米晶种的多孔管状莫来石支撑体表面上,采用两步变温法诱导合成T型分子筛膜。在溶胶配比nSiO2∶nAl2O3∶nNa2O∶nK2O∶nH2O=1∶0.05∶0.3∶0.1∶30合成条件下,通过变温晶化过程成功制备出高性能的T型分子筛膜。XRD和SEM结果表明,该法可在支撑体表面上较快地形成一层连续致密的纯相T型分子筛膜层,较大缩短了膜合成时间和提高了膜致密性。在优化条件下所合成的膜具有优异的渗透汽化性能,且膜制备的重复性良好。75℃时,在水/异丙醇(10/90,w/w)混合物体系中膜的渗透通量和分离因子分别高达4.25 kg.m-2.h-1,7600;在水/乙醇(10/90,w/w)混合物体系中膜的渗透通量和分离因子分别为2.87 kg.m-2.h-1,1 900。     

含硼MFI型分子筛膜制备与渗透汽化性能研究

采用二次生长法在廉价的多孔莫来石管状支撑体上合成了含硼MFI(B-MFI)分子筛膜。通过XRD、FTIR、ICP-AES、11BMAS NMR和SEM对形成膜和粉末进行表征,并考察了溶胶nB/nSiO2比、料液温度和浓度对分子筛膜渗透汽化性能的影响。表征结果证实BO4存在于MFI晶体骨架中。溶胶nB/nSiO2比对膜层微结构和渗透汽化性能有较大影响。B-MFI型分子筛膜选择性地从水溶液中透过有机物,在60℃、质量分数5%丙酮/水和乙醇/水体系的分离因子分别为260和70,均高于同等条件下制备的silicalite-1分子筛膜。     

高渗透性能丝光沸石膜的合成及在醇/水分离体系中的应用

 以四乙基溴化铵为模板剂，用原位水热合成法在α－Al2O3陶瓷\r\n管上合成出丝光沸石膜，系统研究了合成母液的组成、晶化时间、老化\r\n时间、硅源和铝源以及氟化钠助剂的添加等因素对丝光沸石膜成膜和表\r\n面形貌的影响．结果表明，老化可使成膜沸石的晶粒从30μm减小到5μ\r\nm；添加氟化钠也能减小晶粒的大小；使用异丙醇铝为铝源能制得高度\r\n定向的丝光沸石膜．提出了丝光沸石膜的成膜机理，认为成核发生在载\r\n体表面，凝胶层的晶化过程是从载体的表面开始,不断转化,充分生长后达到凝胶层的表面. 丝光沸石膜对醇/水混合体系的分离研究表明,水/甲醇、水/乙醇、水/正丙醇和水/异丙醇的分离因子分别可达到1500(323 K,水含量xw=15%),4200(343 K,xw=15%),4200(343 K,xw=50%)和3400(343 K,xw=50%),所合成的丝光沸石膜能选择性地透过水,对醇/水混合物有较高的分离系数.     

多孔α-Al_2O_3载体上Silicalite-1膜的表面改性与选择性透醇分析

分别使用十二烷基三甲氧基硅烷(DMS)和硬脂酸(STA)对α-Al2O3载体上二次生长合成的silicalite-1膜进行修饰,提高其表面疏水性。红外光谱和接触角测试结果表明,改性剂以化学键的形式结合于分子筛膜表面,膜表面由亲水变为疏水。表面改性的最佳预处理温度为150℃,改性剂的最佳质量分数为10%。进一步研究了膜表面润湿特性和热稳定性,其中DMS改性后的分子筛膜在空气中经250℃高温处理后仍保持疏水性不变。在乙醇/水分离应用中,高温脱除模板剂后缺陷的孔径分布在1~5nm,表面改性后乙醇分离因子较改性前提高5倍,最高可达21.6。     

CVD法制备Sn掺杂MFI分子筛膜及其对乙醇/水体系的分离性能

采用化学气相沉积(CVD)法对MFI分子筛膜进行Sn掺杂, 制备了一种Sn-MFI分子筛膜, 并研究了其渗透汽化分离乙醇/水体系的性能. XRD, ²⁹Si NMR, UV-Vis及分离实验结果表明, 采用CVD法在将Sn引入MFI膜时, 膜层结构基本得到保持, Sn可以进入分子筛骨架, 有效地减少了膜表面的硅羟基缺陷, 提高了膜分离乙醇/水体系时的稳定性. 在SnCl₄用量为3 mL、 修饰时间为1 h时, 所得到的Sn-MFI分子筛膜的渗透汽化分离性能最佳, 并可在60 ℃下分离5%(质量分数)乙醇/水混合物时保持良好的稳定性. 在经过连续50 h渗透气化分离后, 其渗透通量仅从1.52 kg·m^-2·h^-1下降至1.38 kg·m^-2·h^-1, 分离因子从18下降至16.     

二次生长法NaA沸石分子筛膜的合成与表征——推荐一个研究型综合实验

介绍一个研究型综合实验——二次生长法NaA沸石分子筛膜的合成与表征。实验预先利用热浸渍法在α-Al_2O_3多孔载体管外表面引入NaA沸石分子筛晶种,再通过二次生长法合成NaA沸石分子筛膜。用扫描电子显微镜和X射线衍射仪表征载体管和NaA沸石分子筛及膜的形貌和结构,并利用渗透蒸发乙醇脱水膜分离装置测试膜的分离性能。通过本实验使学生了解膜分离技术这一科学前沿领域,激发学生对科学研究的兴趣,培养学生的科研探究能力。本实验涵盖合成、表征及性能测试,知识要点多、学科覆盖面广,有利于提升学生的实践操作能力、创新意识和综合运用知识的能力。     

Copper-exchanged LTA zeolite membranes with enhanced water flux for ethanol dehydration

Phase-pure and well-intergrown Cu-LTA membranes are developed through copper ions exchange of sodium ions in Na-LTA framework. For pervaporation of 90.0 wt% ethanol/10.0 wt% water mixtures, the Cu-LTA membrane shows much higher water flux than Na-LTA membranes due to the enhancement of the pore size after ions exchange.     

微波加热合成含有极少量非分子筛缺陷孔的LTA型分子筛膜

 以改进的原位合成路线,于管状氧化铝载体上合成了高性能的LTA型分子筛膜. 考察了常规加热和微波加热对合成的影响. 对于95%的异丙醇原料液,常规加热合成和微波加热合成的分子筛膜表现出了相似的优良性能. 但是,当原料液中的水含量低于2.0%时,常规加热合成的分子筛膜不再具有有效的脱水性能,这是由于其膜层中有相当数量的纳米级缺陷孔存在. 采用微波加热在很大程度上消除了合成过程中非分子筛缺陷孔的生成.     

Synthesis,characterization and separation properties of a composite mordenite/ZSM-5/chabazite hydrophilic membrane

Composite mordenite/ZSM5/chabazite membranes were prepared on α-alumina tubular supports by in situ liquid phase hydrothermal synthesis. The membranes obtained were approximately 10 μm thick and were characterized by XRD, SEM and EPMA, as well as permeation of single gases (N₂ and n-butane). The membranes were then used to separate ternary mixtures, containing water, alcohol (methanol, ethanol or propanol), and a permanent gas (O₂). Water permeated faster because of the hydrophilic character of the composite membrane, with water/propanol selectivities as high as 149. The influence of operating conditions (temperature, pressure and feed composition) on the separation performance was analyzed. Also, the behavior of this composite zeolite membrane was compared with that of pure silicalite and ZSM5 membranes, and the differences observed are discussed in terms of relative organophilicity/hydrophilicity of the zeolites involved.     

PERVAPORATION OF ETHANOL/WATER MIXTURES WITH HIGH FLUX BY ZEOLITE-FILLED PDMS/PVDF COMPOSITE MEMBRANES

Thin-film zeolite-filled silicone/PVDF composite membranes were fabricated by incorporating zeolite particles into PDMS(poly(dimethylsiloxane)) membranes.The morphology of zeolite particles and zeolite filled silicone composite membranes were characterized by SEM.The zeolite-filled PDMS/PVDF composite membranes were applied for the pervaporation of ethanol/water mixtures and showed higher flux compared with that reported in literatures.The effect of zeolite loading and Si/Al ratio of zeolite particles on...     

Pervaporation dehydration of isopropanol with chitosan membranes

Homogeneous and composite chitosan based membranes were prepared by the solution casting technique. The membranes were investigated for the pervaporation dehydration of isopropanol-water systems. The effects of feed concentration and temperature on the separation performance of the membranes were studied. In terms of the pervaporation separation index (PSI), the composite membrane was more productive than the homogeneous membrane for pervaporation of feed with high isopropanol content. It was observed that permeation increased and the separation factor decreased with the temperature. Modification of the homogeneous chitosan membrane by chemical crosslinking with hexamethylene diisocyanate improved the permselectivity but reduced the permeation rate of the membrane.     

有机功能化α-Al2O3陶瓷中空纤维表面合成高性能分离氢用NaA分子筛膜

通过浸渍3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(ADMS)对α-Al₂O₃中空纤维载体进行有机功能化改性, 使载体表面带正电, 利用NaA分子筛晶种负电性与功能化载体之间的静电吸附机理进行预涂晶种, 采用微波加热-二次生长法于载体表面合成了NaA分子筛膜. 采用X射线衍射(XRD)、zeta 电位、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段和气体渗透实验对NaA分子筛膜进行了表征. 考察了未改性NaA分子筛膜与改性NaA分子筛膜的形貌、结构和气体渗透性能差异. XRD结果表明载体表面只有NaA分子筛生成; zeta 电位分析表明NaA分子筛晶种及分子筛前驱体与有机功能化载体电位相反, 存在静电吸附作用; SEM结果显示改性NaA分子筛膜表面颗粒相互联结呈孪生态, 膜厚约5 μm, 膜层致密、均匀、平整; 在不同温度下对H₂、O₂、N₂和C₃H₈进行气体渗透测试,35 °C条件下改性NaA分子筛膜对H₂的渗透率仅为3.6×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1, 较未改性NaA分子筛膜的渗透率(4.0×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1)低, 而改性NaA分子筛膜的H₂/C₃H₈理想分离系数则高达11.25, 远大于未改性NaA分子筛膜的H₂/C₃H₈理想分离系数(5.06).     

Na2O-SiO2-Al2O3-NaCl-H2O体系中ANA和SOD沸石膜的水热合成

Na2O-SiO2-Al2O3-NaCl-H2O体系中，以水玻璃和准一水软铝石为原料，分别在 堇青石和玻璃载体上水热合成方沸石（ANA）和方钠石（SOD）沸石膜。研究水含量 、反应温度、反应时间与多次合成对膜结晶的影响。用XRD，SEM，EDX表征膜的晶 相、形貌和化学组成。堇青石负载方沸石膜在对95％（wt.)乙醇水溶液的渗透蒸发 实验中，水优先透过沸石膜的选择性显示了晶间孔的醇／水分离作用。非计量的 NaCl进入到在玻璃载体上成膜的方钠石笼中，致使该膜显示光致变色效应。