發(fā)布時(shí)間：2020-05-31 01:15

【摘要】：分子篩膜因?yàn)榫哂辛己玫臋C(jī)械強(qiáng)度,化學(xué)穩(wěn)定性以及均勻的孔結(jié)構(gòu)而被廣泛應(yīng)用于滲透汽化。近年來(lái),分子篩膜滲透汽化技術(shù)得到了迅速發(fā)展。自1998年日本三井造船公司工業(yè)化生產(chǎn)NaA分子篩膜以來(lái),中國(guó)也有多家單位將NaA分子篩脫水膜推向了工業(yè)化。然而,NaA分子篩膜因?yàn)楣桎X比較低,在酸性溶液中的應(yīng)用受到限制。T型分子篩(OFF-ERI共生)的有效孔徑為0.36nm×0.51 nm,硅鋁比為3-4,具有較好的耐酸性和親水性,因此,T型分子篩膜有望應(yīng)用于酸性條件下的有機(jī)溶劑脫水分離。T型分子篩膜的合成時(shí)間較長(zhǎng),常規(guī)的水熱合成一般需要30 h以上,且合成過(guò)程較為復(fù)雜,通常采用二次生長(zhǎng)法。管狀載體上的T型分子篩膜的通量較低,限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。因此,需要探究更加快捷簡(jiǎn)便、節(jié)省能源的方法制備具有高通量的T型分子篩膜。針對(duì)以上問題,本文以氧化鋁中空纖維作為載體,以提高T型分子篩膜的通量;采用超聲輔助陳化過(guò)程降低水熱合成的反應(yīng)時(shí)間,制備具有較高分離性能的T型分子篩膜;同時(shí)探究鹽酸多巴胺(DA)改性載體水中加熱涂晶合成T型分子篩膜的可行性,以簡(jiǎn)化涂晶手法,并對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行分析。(1)超聲輔助陳化合成T型分子篩膜將超聲應(yīng)用到T型分子篩膜合成的陳化階段,采用氧化鋁中空纖維為載體,在不同合成時(shí)間制備了 T型分子篩膜。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、滲透汽化(PV)等手段,對(duì)于膜層性能、水熱合成后合成液中粉末以及合成晶體進(jìn)行表征,同時(shí)設(shè)計(jì)熱陳化處理實(shí)驗(yàn)作為對(duì)比,詳細(xì)地討論了超聲縮短合成時(shí)間的作用機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),在75 ℃下對(duì)90wt%異丙醇水溶液進(jìn)行滲透汽化實(shí)驗(yàn)時(shí),在0.5 h超聲預(yù)處理的條件下,當(dāng)合成時(shí)間僅為24 h時(shí),膜的分離因子10000,膜通量為12.2kg·m-2 h-1;而在不經(jīng)超聲處理的條件下,反應(yīng)40h以上的膜的分離因子才能高于6000。延長(zhǎng)超聲時(shí)間至1h,所得膜層的分離性能并沒有大幅度提高。也就是說(shuō),0.5 h超聲輔助陳化可以有效地將合成時(shí)間從40 h縮短至24 h。我們推斷超聲具有空化作用,可以有效地促進(jìn)硅源鋁源的解聚和再次聚合,同時(shí)促進(jìn)溶液中晶核的形成,從而在較短時(shí)間合成致密的膜層;而當(dāng)超聲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),可能因?yàn)槿芤褐械木w生長(zhǎng)與載體上的膜層生長(zhǎng)存在一定的競(jìng)爭(zhēng)作用,從而導(dǎo)致膜性能無(wú)法進(jìn)一步提高。當(dāng)載體孔隙率為68%時(shí),膜層通量高達(dá)14.3 kgm-2h-1,這是因?yàn)檠趸X中空纖維孔隙率高和壁薄(～250 nm),降低了載體側(cè)阻力,從而提高了膜層通量。而相比于超聲陳化,熱陳化處理效果較弱。(2)鹽酸多巴胺(DA)改性載體水浴涂晶合成T型分子篩膜鹽酸多巴胺(DA)在生物傳感器、材料、催化劑、無(wú)機(jī)膜的制備等方面都有廣泛的應(yīng)用,DA在三羥甲基氨基甲烷(Tris)緩沖液中自聚,形成聚多巴胺(PDA)膜層,能夠大大提高載體表面羥基數(shù)量,從而提高晶體與載體之間的連接性能。本文嘗試?yán)肞DA改性氧化鋁中空纖維載體,并且系統(tǒng)探究了 PDA改性氧化鋁中空纖維載體上的T型分子篩膜原位合成、PDA改性氧化鋁載體水中加熱涂晶合成T型分子篩膜及經(jīng)過(guò)水浴涂晶并焙燒除去PDA的氧化鋁載體上T型分子篩膜的合成。研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)PDA改性后的載體,表面粗糙度降低,從而無(wú)法直接通過(guò)擦涂法固定晶種。利用PDA層表面羥基和分子篩表面羥基的縮合反應(yīng),經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的水中加熱即可將晶體固定在載體表面。PDA處理載體原位合成并不能得到致密的膜層,這與載體表面存在缺陷以及T型分子篩合成條件較為苛刻有關(guān)。但是,PDA對(duì)于T型分子篩的生長(zhǎng)具有很好的促進(jìn)作用,PDA存在的情況下,非常少量的晶種就能獲得具有分離性能的膜層。本文采用超聲輔助陳化,步驟簡(jiǎn)單,效果明顯。同時(shí),探究了鹽酸多巴胺(DA)輔助T型分子篩膜的生長(zhǎng),為簡(jiǎn)化涂晶步驟,進(jìn)一步探究T型分子篩膜合成條件提供了借鑒。
【圖文】：

沸石的表征方法逡逑分子篩的表征方法包括Ｘ射線粉末衍射分析、電子顯微分析、熱重法ＢＥＴ以及紅外光譜分析ＩＲ等。逡逑Ｘ射線粉末衍射（ＸＲＤ）分析逡逑Ｘ線圖，可以晶。不同

沸石的表征方法逡逑分子篩的表征方法包括Ｘ射線粉末衍射分析、電子顯微分析、熱重法ＢＥＴ以及紅外光譜分析ＩＲ等。逡逑Ｘ射線粉末衍射（ＸＲＤ）分析逡逑Ｘ線圖，可以晶。不同
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ051.893

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2689027