本文選題：MOR沸石膜 + ZSM-5沸石膜��； 參考：《大連理工大學》2016年博士論文

【摘要】：苛刻酸性環(huán)境下乙酸等有機物脫水在工業(yè)上有重大需求,也是膜科學界的難題之一。開發(fā)酸性條件下有機物脫水高性能分離膜是國家節(jié)能減排的迫切需求。MOR和ZSM-5沸石膜具有獨特的孔道結構、良好機械強度、熱與化學穩(wěn)定性、可調的骨架Si/Al摩爾比,是優(yōu)異的耐酸透水膜材料,在苛刻酸性環(huán)境下有機物脫水方面具有巨大的應用潛力。本論文圍繞著開發(fā)耐酸透水的沸石膜材料為出發(fā)點,開展了具有較好親水及耐酸性的MOR和ZSM-5沸石膜制備及其分離性能的研究。通過構建新的制膜策略,合成出高性能MOR沸石膜,同時對ZSM-5沸石膜進行微結構優(yōu)化,提高ZSM-5沸石膜的乙酸脫水分離性能,并針對異丙醇脫水,深入考察和探究了不同制膜參數(shù)對ZSM-5沸石膜形貌、結構及其分離性能的影響。主要內容如下：(1)提出無有機模板劑含氟稀溶液的方法制備MOR沸石膜,其稀溶液的合成配比為SiO2:0.06Al2O3:0.24Na2O:0.3NaF:120H2O,為縮短產品合成時間和改善及提高沸石分子篩結晶度,采用微波加熱的方式晶化合成MOR沸石膜。在微波晶化條件下系統(tǒng)考察了晶化溫度、無氟條件及鋁源對MOR沸石膜分離性能的影響,在晶化溫度為165℃,含氟條件下,以Al2(SO4)3·18H2O、Al(NO3)3·9H2O和AlCl3·6H2O為鋁源均可以制備得到連續(xù)致密、交互性好的MOR沸石膜。所制備的MOR沸石膜在75℃下對滲透蒸發(fā)分離90 wt.%AcOH/H2O混合物的滲透通量為0.87±0.06 kg·m-2·h-1,同時具有高的分離選擇性(分離系數(shù)：10000)、良好的耐酸穩(wěn)定性和極高的重復性。此外,利用無有機模板劑的稀溶液和市售廉價α-Al2O3陶瓷管為載體合成MOR沸石膜,減少了化學藥品的消耗,且大大地降低了沸石膜的生產成本,該成果對其潛在的工業(yè)化生產及應用具有重要意義。(2)針對ZSM-5沸石膜材料的耐酸性與親水性矛盾的關系,提出調控膜層中硅鋁原子空間分布微結構的策略,以OH-與F-作為共礦化劑,在無有機模板劑條件下制備‘ZSM-5沸石膜。深入探究了有無有機模板劑對ZSM-5沸石膜Al原子空間分布的影響。結果表明,在無有機模板劑條件下,有利于制備Al原子空間分布均勻的ZSM-5沸石膜,而在含有機模板劑(TPAOH)條件下,制備的ZSM-5沸石膜表層出現(xiàn)富鋁現(xiàn)象,Al原子空間分布不均一。(3)通過研究ZSM-5沸石膜層中硅鋁原子的空間分布與乙酸脫水分離性能的構效關系,實驗發(fā)現(xiàn),在含有機模板劑條件下所制備的Al原子空間分布不均勻的ZSM-5沸石膜表現(xiàn)出較差分離性能,而通過無有機模板劑條件制備的Al原子空間分布均勻的ZSM-5沸石膜顯示出優(yōu)異的滲透蒸發(fā)分離性能。結果表明,調控硅鋁原子微觀空間分布是構筑耐酸性和親水性兼優(yōu)ZSM-5沸石膜的有效策略。在此基礎上,研制出具有低Si/Al摩爾比同時膜層中硅鋁原子空間分布均勻的ZSM-5沸石膜,得到了高性能ZSM-5沸石膜。在75℃下,滲透蒸發(fā)分離90 wt.% AcOH/H2O混合物的滲透通量為1.13 kg·m-2·h-1,相應的分離系數(shù)為∞,且具有良好的耐酸穩(wěn)定性。(4)針對ZSM-5沸石膜滲透蒸發(fā)分離異丙醇／水混合物體系,系統(tǒng)考察了小晶種濃度、晶化時間、NaF/SiO2摩爾比及鋁源等對ZSM-5沸石膜形貌、結構及其滲透蒸發(fā)異丙醇脫水分離性能的影響。優(yōu)化制膜條件,在晶化時間為24 h, NaF/SiO2摩爾比為0.9,A12(SO4)3·18H2O為鋁源下,制得了平整連續(xù)致密,Si/Al摩爾比低為10.3,膜層厚度僅為4.0μm的ZSM-5沸石膜,在75℃下滲透蒸發(fā)分離90 wt.% i-PrOH/H2O混合物的滲透通量為3.85 kg·m-2·h-1,分離系數(shù)高于10000。此外,該路線制備的ZSM-5沸石膜表現(xiàn)出相當高的重復性,且具有制膜成本低的優(yōu)點,并對滲透蒸發(fā)分離90wt.%n-PrOH/H2O, n-BtOH/H2O和i-BtOH/H2O混合物均顯示出高的滲透蒸發(fā)分離性能,為開發(fā)其潛在的工業(yè)化應用奠定基礎。
[Abstract]:In this paper , MOR and ZSM - 5 zeolite membranes were prepared by microwave heating . The MOR and ZSM - 5 zeolite membranes were prepared by the method of microwave heating . The MOR and ZSM - 5 zeolite membranes were synthesized by microwave heating . The MOR zeolite membranes were synthesized by microwave heating . The results show that the ZSM - 5 zeolite membrane with low Si / Al molar ratio is 1 . 13kg 路 m - 2 路 h - 1 . The results show that the ZSM - 5 zeolite membrane with low Si / Al molar ratio is 1 . 13kg 路 m - 2 路 h - 1 . The results show that the ZSM - 5 zeolite membrane with low Si / Al molar ratio is 1 . 13 kg 路 m - 2 路 h - 1 . The permeation flux of the % i - PrOH / H2O mixture was 3.85 kg 路 m - 2 路 h - 1 and the separation coefficient was higher than 10000 . Furthermore , the ZSM - 5 zeolite membrane prepared by the route showed a fairly high repeatability and had the advantages of low film - making cost and 90 wt . % n - PrOH / H2O , n - BtOH / H2O and i - BtOH / H2O mixture .
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893

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本文編號：2020354