zsm5分子筛膜的合成与性能研究

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1、甫京理r大学博}学位论文ZSM．5分子筛膜的台成’，性能研究第1章绪论膜在我们现实生活中起着非常重要的作用。一位外国学者RichardBowenIll所说：“如果你对膜感到厌倦，你就是对生命感到厌倦。”目前，膜过程已经育广泛的应用，如食品、饮料、冶金、造纸、纺织、制药、汽车、乳品、生物、化工、环保等领域，而且，随着膜技术的不断发展，应用领域必将日益增加。膜分离技术即是以材料学为基础，以天然或人工合成的特殊的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、浓缩、提纯及净化的方

2、法。膜分离技术中的分离膜可以看作是把两相分开的一薄层物质，称为“薄膜”，简称膜．膜可以足具有渗透性的，也可是具有半渗透性的，但不能是完全不透过性的。膜可以存于两流体之问，也可以附着于支撑体或载体的微孔隙上，膜的厚度应比表面积小得多。膜分离法可用于液相与气相，对液相分离，可以用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其它微粒的水溶液体系等。目前常见的几种膜分离法主要有：微滤、超滤、反渗透、电渗析、渗透蒸发、液膜分离等。据美国商务通讯公司报告预测，未来美国膜I}：『场的年平均增长速率为8．3％，到200

3、5年，膜市场将接近24亿美元．其中，反渗透(RO)市场将达到3．97亿美元，超滤(uF)市场将超过3．42亿美元，微滤(MF)市场达到lO．25亿美元，美国膜技术市场前景看好。无机膜是由无机材料、无机商分子材料制成的半透膜。与有机膜相比，无机膜有一些无法比拟的优越性：1)耐高温性能好2)机械强度大3)耐腐蚀性好4)清洁状态好。无机膜的制备的研究其研究始于20世纪40年代，其发展可分为三个阶段：用于铀同位素分离的核工业时期、液体分离时期和以膜催化反应为核心的全面发展时期。通过这三个阶段的发展，无机膜分离技术

4、已初步产业化，尤其是陶瓷膜，八十年代初期成助地在法国的奶业和饮料业(葡萄酒、啤酒、苹果酒)推广应用后，其技术和产业地位逐步确立，应用已拓展至食品、生物、环境、化学、石油、冶金等工业领域，成为苛刻条件下精密过滤分离的重要新技术，其市场销售额以35％的年增长率发展着。在发展液体分离膜的同时，无机膜优异的材料性能臼益受到重视，采用无机膜强化反应过程的膜催化技术以及高温气体膜分离技术的研究成为多学科的研究热点．就目前现状而占，无机膜的研究与应用呵分为三个领域：膜的制备、分离膜的应用、膜催化反应，无机膜制备的总的趋

5、势是向超薄化、功能化的方向发展，无机膜的快速发展和进步在近几年来的文献中有大量的报道【2捌．1．1分子筛膜分子筛具有均一的孔道，结构稳定，不变形，可以提供很高的分离选择性；分子筛种类的多样性；分子筛性质的易调节性，孔径(O．3一1．2nm)可凋，离子交换改性，Si／AI比等可调节，使其表面吸附性能，耐酸碱性能及催化性能因此而发生显著的变化；使得其在催化、气体分离和净化，膜反应器领域等有着良好的应用前景。如果将分子筛以膜的形式加，第l节绪论以利用，将其用来修繁调常多孔材料支撑体的孔道结构和孔径尺寸，使之获得

6、孔径小于Into盼分子撵藤，用于裹湿气体势离，渗透蒸发等分孑水平靛分离过程；傻气楣分离可班稳邈操作；’可以用于化学反应过程，作催化膜反应器，改变反应过稗的转化率和选择性。对予可邂反应，在反癌的回时，把生裁锈组分扶反应体系中分离出柬，使反震镑不叛怒生成耪方向移动，催化反成可“超甲衡”地进行，提高反应的转化牢；对于多缎反应．选择性地分离出中辫产物，瓤撵罨以提高产零。就羚，分子箍膜褒光电子，毫他学纹器上墩鸯好多潜在的应用，因此，分子筛膜已成为近年来人们研究和关注的热点[to-iH。l。l。1分子缔骥毂裁备方法一

7、般的分子筛膜的合成包括原位水热台成法㈣，种晶种=次生长法旧，激光蒸镀浓{t4-’Sl，微波魉热法l’q叫j气碍法}”埘I，妻揍艇热载体法㈨等，静骞相关豹报道。I．I．1．I原位水热台成法’厥垃水热合成法足最常豫豹分_孑蒲骥合成方法。该渡楚梅支撑{誊(载终)放入分子缔合成母液中，在水热条件下，使分子筛晶体在支撑体表面，生长成膜。目前已合成的分子筛膜有：八强沸石膜、丝兜沸石骥、MFI(ZSM．5，Silicalite-1)沸石髓、镁碱沸石骥、矗沸露膜和P沸石膜以及磷锅系列(AIP04—5，SAPO---33、

8、SAPO，34)分子筛膜等嘲。YushanYah等口”用琢链水热会或法在多-tLa—A1203臻垮上念残ZSM一5分子筛膜。将碟片水平放在合成母液(摩尔组成TPAOH-4NaOH-O．05AhO，-6siO。-571Ht0)气液界磷上方。晶化釜是内辩为襞四氯乙烯的不锈锻材辩铡或，密封嚣，175℃水热晶佬1611后取出，经X—Ray和SEM分折，在支撑体F表面生成连续的ZSM-5分子筛膜厚10um，晶孝立尺寸2um。用纯H2、弧