本文關(guān)鍵詞：ZSM-5沸石膜的制備及滲透蒸發(fā)性能研究

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【摘要】：滲透蒸發(fā)是一種新型的膜分離技術(shù),在分離過程中不受氣液平衡限制,效率高,污染少,能耗低,以其在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上的顯著優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。沸石分子篩膜是近些年來迅速發(fā)展起來的一種新型無機(jī)膜,其孔道結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),具有優(yōu)異的擇形、篩分效果,同時(shí)具有良好的熱、化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性,非常適合通過滲透蒸發(fā)過程分離液相混合物。ZSM-5沸石膜具直線型和正弦型三維交叉孔道結(jié)構(gòu),有效孔徑0.5～0.6nm,硅鋁比為10～∞,具有可調(diào)變的親水選擇性和耐酸穩(wěn)定性,使其在分離酸性有機(jī)物／水體系具有特殊優(yōu)勢(shì)。探索高滲透蒸發(fā)分離性能ZSM-5沸石膜的合成條件,并將其應(yīng)用于酸性環(huán)境中有機(jī)物脫水具有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。本論文通過比較不同合成路線制備的ZSM-5分子篩來探索適宜的ZSM-5沸石膜制備路徑,并考察了不同合成路線、攪拌溫度及陳化溫度對(duì)沸石膜結(jié)構(gòu)及性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)考察了無模板劑體系ZSM-5分子篩合成過程中晶化時(shí)間、合成液堿含量、合成液水含量對(duì)所制備樣品結(jié)晶度和形貌的影響。無模板劑體系各組分摩爾配比為0.20Na2O:SiO2:0.017 Al2O3:43.7 H2O時(shí),制備出雜質(zhì)含量較少的ZSM-5分子篩。通過比較不同合成路線制備ZSM-5分子篩發(fā)現(xiàn),無模板劑體系晶種誘導(dǎo)法更有利于合成結(jié)晶度相對(duì)較高,硅鋁比低的ZSM-5分子篩。(2) 以廉價(jià)粗糙大孔氧化鋁為載體,采用晶種誘導(dǎo)二次生長(zhǎng)法制備ZSM-5沸石膜。考察了不同合成路線、攪拌溫度、陳化溫度對(duì)沸石膜滲透蒸發(fā)分離性能的影響。結(jié)果表明在無模板劑體系更有利于制備薄而致密,硅鋁比低且滲透蒸發(fā)分離性能較好的ZSM-5沸石膜。在無模板劑體系,通過將原料溶解和組分重排過程去耦合,采取30℃機(jī)械攪拌,20℃低溫陳化,所制備的ZSM-5沸石膜厚度僅3 μm,膜表面平整,膜層致密連續(xù),滲透蒸發(fā)分離性能較好。該沸石膜75℃下對(duì)于90wt.%乙酸/水體系的滲透通量為0.65kg·m-2·h-1,分離因子為547;對(duì)于90wt.%異丙醇/水體系的滲透通量為2.78kg·m-2·h-1,分離因子達(dá)到6129。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ028.8

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