用于乙酸脫水的Silicalite-1沸石膜的制備及功能化修飾.pdf

1、乙酸是一種重要的化工原料，廣泛地應(yīng)用在醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥、合成纖維等各個行業(yè)。我國是目前世界上最大的乙酸生產(chǎn)國，乙酸生產(chǎn)的過程中有副產(chǎn)物水生成，而用于乙酸脫水的傳統(tǒng)精餾方法能耗較高。滲透蒸發(fā)是一種新興的低能耗、高效率的分離技術(shù)，特別是利用沸石膜滲透蒸發(fā)分離高濃度有機物中少量水分，相比傳統(tǒng)精餾，可以降低能耗60%左右。已經(jīng)工業(yè)化了的NaA、T型等含鋁沸石膜具有極佳的親水性，被廣泛的用于中性環(huán)境下有機溶劑的脫水，但這些含鋁沸石膜在酸性環(huán)境中穩(wěn)

2、定性較差，因此，必須制備一種親水且耐酸的沸石膜。以廉價管狀大孔α-Al2O3作為載體，采用二次生長法在超稀合成液中制備了致密的Silicalite-1沸石膜。通過離子液體對Silicalite-1沸石膜表面進行功能化修飾，以增加沸石膜表面的親水性，提高沸石膜用于乙酸脫水的滲透蒸發(fā)性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用二次生長法，在1SiO2:0.1TPABr:0.17TPAOH:650H2O合成液中175℃晶化4 h，制備了親水性

3、Silicalite-1沸石膜。由于制備的沸石膜未經(jīng)過高溫煅燒，因此沸石膜表面與膜層晶間孔保留了親水的硅羥基，具有極好的親水性。通過控制晶化時間，使沸石膜表面產(chǎn)生具有分離性能的晶間孔。制備的親水性Silicalite-1沸石膜滲透蒸發(fā)分離75℃下90 wt%HAc/H2O溶液，滲透通量高于0.03 kgm-2h-1，滲透側(cè)水含量大于98.0wt%，并且含氟體系中制備的Silicalite-1沸石膜具有更好的親水性。⑵采用尺寸為0.4μm

4、的晶種，在摩爾比為1SiO2:0.1TPABr:0.17TPAOH:1000H2O的合成液中175℃晶化時間24 h，制備了高性能的Silicalite-1沸石膜。將制備的沸石膜用于分離60℃5wt%的乙醇/水體系，分離因子和滲透通量分別高達47和4.09 kgm-2h-1。研究發(fā)現(xiàn)，0.4μm的晶種制備的晶種層具有更高的晶核密度，對沸石膜的生長具有更強的誘導(dǎo)作用；超稀合成液體系可以控制沸石晶體的生長速率，抑制晶間缺陷的形成，降低沸石膜

5、的厚度，減少沸石膜中Al元素含量，從而提高沸石膜的滲透蒸發(fā)性能。⑶通過離子液體對 Silicalite-1沸石膜進行功能化修飾，以增加沸石膜表面的親水性。將 N-甲基咪唑嗡四氟硼酸鹽修飾后的 Silicalite-1沸石膜用于75℃下90wt%HAc/H2O溶液的滲透蒸發(fā)脫水，滲透側(cè)水含量從修飾前的3.5 wt%左右提高至75wt%以上，并且在96 h的連續(xù)測試過程中沸石膜的性能穩(wěn)定，滲透通量始終大于0.3 kgm-2h-1，滲透側(cè)水含