nax沸石膜的合成及在苯和氮气混合体系中的分离应用

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1、大连理工大学硕士学位论文NaX沸石膜的合成及在苯和氮气混合体系中的分离应用姓名：韩玲申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：王金渠20050617大连理工大学硕士学位论文摘要目前石化公司尾气处理装置用氮气密封苯，解封时有一部分苯会随氮气挥发到大气中，不仅浪费资源，而且严重污染了环境。目前企业用活性碳纤维吸附进行苯和氮气的分离，成本高，消耗能量大。开发一种新技术回收苯，既可以为企业带来可观的经济效益，又保护了生态环境，具有重要的科学、经济和社会意义。根据上述研究背景，本文主要进行了以下研究：系统

2、研究了在孔径为3～5llm的q．A1203陶瓷管载体上二次生长法合成NaX型沸石膜。探讨了在载体表面制备过渡层合成膜的新方法，并将合成的膜应用于苯和氮气混合体系的分离，取得了较好的分离效果。通过对形成沸石膜的最佳NaX沸石晶粒的合成条件迸行考察，发现晶化温度、碱度、硅铝比和晶化时间对分子筛合成质量的影响很大，铝源的选择直接对分子筛的晶体产生影响。采用硅溶胶、异丙醇铝和氢氧化钠作为原料，可得到质量良好的分子筛晶体。预涂晶种的摩尔配比为：Si02：A1203=3．85，Na20：Si02=1．2-1

3、．5，H20：Na20=46—55；沸石膜合成液的摩尔配比为：Si02：A120于4．2，Na20Si02=1．2-1．5，H20：Na20=60。采用自制0．5．1um的Na)(沸石分子筛为晶种，用热浸渍方法引入晶种。在旋转晶化的方式下，重复晶化4次以上可以合成出完整连续的NaX沸石膜。针对大孔载体，首次采用氧化铝(Ah03)及羧甲基纤维素(CMC)胶粘晶种作为过渡层，在孔径为3~5“m的多孔o-A1203陶瓷管载体表面成功合成出Na)(沸石膜。A1203作为过渡层合成出的膜渗透通量比较小，H

4、2为4．88×104mol·m2·So·Pa’，C3H8为6．9I×4mol·m2·so·Pa～，分离因数相对较高，H2妃3№的理想选择因数为7．18；CMC胶粘晶种作为过渡层合成出的膜渗透通量比较大，H2在2．09x10。6mol雠2《1"Pal．C3I{8为3．02×。molrn2i’,Pa’。分离因数也相对较高，H2／C3Hs的理想选择因数为7．08。通过对分子筛改性的研究，认为A矿改性后的x型沸石膜可以更好的用于苯和氮气混合气的分离。分子筛改性的最佳交换时间为5-8小时，交换溶液浓度为O

5、．2-0．25mol／L。NaX沸石膜经过离子改性后，膜的性质发生了很大的变化，渗透数据表明比未改性前分离因数增大。NaX沸石膜对苯和氮气混合系统的分离因数随膜两侧的压差、原料气浓度和原料气流速的变化而变化，当离子交换度达到最大值时，分离因数也达到最大值。在压差为40KPa，进气流速为180mYmin，浓度为17％时，改性完全的x型沸石膜达到最好分离效果，分离因数为30．1，实现了苯和氮气混合气的分离。关键词：NaX沸石膜；合成；分离；苯——．!型塑互堕塑鱼璧墨垄茎!!壑皇堡盒笪墨±堕坌塑鏖旦S

6、ynthesisofNaXMembranesandApplicationtoSeparatingBenzeneandNitrogenMixtureAbstractInmanypetrochemicalplants，amassofbenzeneandnitrogenmixtureinbenzenestock伯dkSisdischargedintoatmosphere．Thepreciousresourceiswastedandtheenvironmentispolluted．Becauseofth

7、isbackground,synthesisofcontinuousNaXmembranesbyseededmethodalestudiedthomughlyontheoutefsurfacea-aluminatubesupportwithporesof3～5um03ramo．d，and9ulnli．d．)．Themembranesapplytoseparatethebenzeneandnitrogenmixturesucce船fmly船anewseparalionmethod．Themainw

8、orkofthisthesisis：Effectsofsomeimportantfactorssuch雏tempreture．alkalinity,Si／AIandsynthesislimeonthepreparationofzeolitearethoroughlystudied．WhentheAIfountainischanged，thecrystalsizealsochangesthoroughly,ThemolarcompositionoftheseedingisSi02／A1203_3．