MFI型分子篩膜的制備及滲透汽化分離性能的研究.pdf

1、能源問題是當(dāng)今社會(huì)不可忽視的問題，乙醇作為一種綠色能源其應(yīng)用范圍廣泛，即可以單獨(dú)作為液體燃料，也可以與汽油混合作為燃料使用，這有利于減少對(duì)石油的依賴，起到保護(hù)石油資源的作用。生物發(fā)酵過程生產(chǎn)的生物乙醇，其濃度低于10wt％，這是由于產(chǎn)物（乙醇）的抑制作用，所以，將乙醇從發(fā)酵體系中分離出來，是乙醇生產(chǎn)和應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。滲透汽化作為一種新型的分離過程，具有操作簡(jiǎn)單，能耗低，效率高等優(yōu)點(diǎn)。MFI(Silicalite-1)型分子篩膜的分子

2、篩骨架中不含鋁元素，表現(xiàn)出強(qiáng)的疏水性能，在分離微量有機(jī)物方面，尤其對(duì)乙醇/水的滲透汽化分離中有著較好的應(yīng)用前景。但是，目前制備出無缺陷的Silicalite-1沸石分子篩膜并用于滲透汽化分離乙醇/水還有很多困難尚待克服。
　　制備出無缺陷的Silicalite-1分子篩膜，關(guān)鍵指標(biāo)包括涂覆晶種量、晶種大小、合成液的摩爾比、晶化溫度、晶化時(shí)間、支撐體等。本論文采用二次生長(zhǎng)法分別用不銹鋼片和α-Al2O3陶瓷片做支撐體制備了Silic

3、alite-1分子篩膜，設(shè)計(jì)了合成液H2O/TEOS的摩爾比、晶化時(shí)間、晶化溫度、支撐體等作為研究要素，采用SEM、XRD、EPMA線掃描等表征分析手段分別對(duì)Silicalite-1分子篩晶種及分子篩膜進(jìn)行了表征分析，探究Silicalite-1沸石分子篩膜對(duì)乙醇/水的滲透汽化分離性能的影響。
　　一、考察了合成液的晶化溫度(T)、晶化時(shí)間(t)、模板劑含量(TPAOH/TEOS摩爾比)和水量(H2O/TEOS摩爾比)分別對(duì)Sil

4、icalite-1分子篩晶種的大小、形貌的影響。隨著晶化溫度、晶化時(shí)間、模板劑含量、合成液水量的增加，分子篩晶種的平均粒徑呈減小的趨勢(shì)，晶化溫度為175℃，晶化時(shí)間為8小時(shí)，TPAOH/TEOS摩爾比為0.3，合成液的H2O/TEOS摩爾比為160時(shí)，晶種的粒徑大小均勻，平均粒徑大小為500nm。
　　二、考察了用不銹鋼和α-Al2O3陶瓷片做載體，制備Silicalite-1分子篩膜，探究其用于滲透汽化分離乙醇/水的分離性能。以

5、多孔不銹鋼為載體，進(jìn)料溫度為60℃，濃度為5wt％時(shí)，分離因子為4.2，滲透通量為1.8kg·m-2·h-1;在同樣條件下，以α-Al2O3陶瓷片做載體，制備的Silicalite-1膜分離因子為26，滲透通量為1.48kg·m-2·h-1。
　　三、考察了晶化溫度(T)、晶化時(shí)間(t)、合成液的TPAOH/TEOS摩爾比和H2O/TEOS摩爾比等對(duì)Silicalite-1分子篩膜的影響。晶化溫度在175O℃、晶化時(shí)間為8h、合成

6、液的TPAOH/TEOS摩爾比為0.1、H2O/TEOS摩爾比為60時(shí)制備的分子篩膜的表面均勻、連續(xù)致密，用于滲透汽化分離5wt％的乙醇/水混合物時(shí)表現(xiàn)出較好的選擇性。
　　四、考察了料液溫度、濃度對(duì)Silicalite-1分子篩膜滲透汽化分離5wt％的乙醇/水的分離性能的影響。當(dāng)料液溫度為30～70℃時(shí)，料液溫度隨著溫度的升高，分離因子和滲透通量均呈增加趨勢(shì);當(dāng)乙醇的質(zhì)量濃度為5～20wt％時(shí)，隨著濃度的增加，滲透通量和分離因子