發(fā)布時間：2020-05-13 05:34

【摘要】：純硅MFI分子篩具有良好的水熱穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性,規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)、高比表面積、獨特的擇形選擇性等特點,將其制備成膜可以在分子級別上實現(xiàn)多種物質(zhì)的分離,廣泛應(yīng)用于膜分離領(lǐng)域。在合成分子篩和分子篩膜的過程中,合成液中的有機模板劑起到結(jié)構(gòu)導向作用。合成后要將分子篩晶體內(nèi)的孔道打開必須脫除模板劑。而模板劑的脫除過程往往對分子篩晶體骨架結(jié)構(gòu)和分子篩膜的完備性產(chǎn)生影響,研究條件溫和,高效便捷的模板劑脫除方法具有重大意義。本文使用四丙基氫氧化銨(TPAOH)為模板劑,制備了小顆粒的silicalite-1和Fe-silicalite-1兩種MFI分子篩,并將其作為晶種,分別合成了致密完備的silicalite-1和Fe-silicalite-1分子篩膜,重點研究了等離子體在上述分子篩晶粒和分子篩膜中模板劑脫除方面的應(yīng)用。首先,使用等離子體直接脫除分子篩顆粒的模板劑很困難,高能粒子的撞擊作用與氧化自由基的作用不明顯。將分子篩先在較低溫度(300°C)下進行部分焙燒或在低溫加氫條件進行脫除,再用等離子體進行處理,可以有效清除殘留的含碳有機物,而對晶體的結(jié)晶度幾乎沒有影響。其次,將這種兩步脫除方法應(yīng)用于分子篩膜中模板劑的脫除過程時,由于晶體厚度增加,擴散路徑變長,需要升高焙燒溫度至350°C才能夠使晶體中的模板劑發(fā)生分解,用等離子體進行進一步的脫除。等離子處理對分子篩膜表面的水接觸角沒有明顯影響,分子篩膜依然保持了較高的疏水性。最后,將兩步法處理后的分子篩膜應(yīng)用于滲透汽化分離乙醇/水混合物,結(jié)果表明獲得分子篩膜具有較好的完備性和分離性能。
【圖文】：

圖 1-1 MFI分子篩晶體結(jié)構(gòu)圖Figure 1-1 Structure diagram of MFI zeolite crystal沸石分子篩種類復(fù)雜繁多，目前作為膜材料研究的主要有 MFI 型、LTAU 型、CHA 型、MOR 型和 FER 型分子篩。其中，MFI 型分子篩膜合成簡最為廣泛，被認為是最具有開發(fā)潛力的分子篩膜之一。MFI 型分子篩中構(gòu)可見1-1圖[2]，平行于a-軸方向的十元環(huán)呈正弦型，孔徑為0.51 nm×0于 b-軸方向的十元環(huán)呈直線型，孔徑為 0.54 nm×0.56 nm。由于這種獨孔道結(jié)構(gòu)，分子在不同取向 MFI 型分子篩膜中的傳質(zhì)過程是不同，對向的 MFI 分子篩膜，分子將通過正弦型孔道擴散出膜層；當以 b-軸垂表面時，分子在分子篩膜內(nèi)的擴散將沿著直形孔道進行；而對于 c-軸取I 型分子篩膜，擴散是在兩種孔道體系中反復(fù)地交替進行。其中分子在取向的分子篩膜時，相較于其他兩種路徑擴散距離最短，傳質(zhì)阻力最Silicalite-1 分子篩是具有 MFI 型分子篩拓撲結(jié)構(gòu)的一種純硅分子篩，8 年首次合成以來，silicalite-1 分子篩及其膜的研究就備受關(guān)注。由于骨

圖 1-2 無凝膠二次生長法示意圖Figure 1-2 Schematic description of the gel-free secondary growth汽相轉(zhuǎn)化法相法制備 silicalite-1分子篩膜是首先在載體表面形成一層由分的凝膠層，再將它放人盛有有機模板劑溶液或水的密閉容器使其汽化，凝膠層在一定溫度和自生壓力下晶化成膜發(fā)生晶。此法能減少有機胺的消耗，但是由于蒸汽進入凝膠層內(nèi)部裂縫，而且難以使得凝膠層完全晶化，，因此很難制備出缺陷少波加熱法加熱法是近些年興起的一種分子篩膜合成方法，與傳統(tǒng)的水熱熱方式不同，并無本質(zhì)的區(qū)別。微波加熱可以有效提高反應(yīng)體速達到晶化溫度從而抑制不必要的成核過程，因此這種方法晶
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ051.893;TQ424.25

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 馬來波;張雨山;姚穎;吳丹;張文燕;蔡榮華;王澤江;黃西平;;MFI分子篩膜制備及在反滲透脫鹽中的應(yīng)用[J];鹽業(yè)與化工;2015年08期

2 李永紅,黃雙艷,季慧明,何菲,韓森;等離子體輔助合成分子篩膜及其催化性能的研究[J];分子催化;2005年05期

相關(guān)博士學位論文 前3條

1 劉媛;冷等離子體脫除分子篩模板劑研究[D];天津大學;2010年

2 劉旭光;多孔材料中模板劑的催化脫除[D];天津大學;2010年

3 郎林;MFI型取向分子篩膜的制備與應(yīng)用[D];天津大學;2009年

本文編號：2661477