naa分子筛膜的合成及在渗透蒸发中的应用

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1、NaA分子筛膜的合成及在渗透蒸发中的应用大连理工大学吸附与无机膜研究所报告人：周志辉指导教师：王金渠教授，博士生导师目录一、NaA分子筛膜的介绍二、NaA分子筛膜的合成方法三、NaA分子筛膜在渗透蒸发中的应用四、NaA分子筛膜渗透蒸发过程经济分析五、NaA分子筛膜的制备和应用展望●沸石分子筛膜是利用多孔材料作载体，在其表面合成沸石分子筛，形成均匀的沸石分子筛薄膜；具有耐高温、耐化学腐蚀、机械强度大、不易溶胀，孔径分布均匀等优点。●NaA分子筛是一种具有三维孔道结构的沸石，孔口直径为0.41nm，Si/Al的摩尔比例为1，一

2、、NaA分子筛（膜）的介绍孔口二、NaA分子筛膜的合成方法●NaA沸石膜最常用的合成方法有水热合成法、微波合成法和蒸汽相转移法●水热合成法：包括原位水热合成法和二次合成法原位水热合成法是将原料按一定的比例加入到反应釜中，放入无晶种的载体，在一定的温度下合成。缺点：1、合成时间长，2、难以连续、致密的分子筛膜二次合成法●二次合成法是先在载体表面预涂沸石分子筛晶种层，再置于按一定比例配制的合液中，在一定温度下水热合成成膜。优点：1、合成时间短；2、能够控制膜层厚度；3、制备的膜致密、连续。2.5cm●自组装在载体表面上引入单层

3、晶种Adv.Mater.,2000,12:1114-1117Science,2003,300:456-460●提拉方法引入晶种载体在一定浓度的分子筛悬浮液浸渍设定的时间，后按一定的提拉速度拉出，再晾干，待用。Chem.Commun.,1997,1193-1194●电泳方法引入晶种Multi-channelplatePowersupplyZeolitesuspensionPlatinumanode＋－引入晶种方法除了上面介绍的，还有真空法、静电吸引法、打磨法微波合成法Adv.Mater.,2000,12:195-198三、N

4、aA分子筛膜在渗透蒸发中的应用●渗透蒸发的原理●在乙醇脱水中的应用Sep.Purif.Techn.,2001,25:251-260●在异丙醇脱水中的应用异丙醇是高精机器和电子产品的清洁剂，也是合成药品的溶剂膜面积0.72m2，393K下每小时可处理10L异丙醇含量为88.6%的水/异丙醇混合物,产物含水量低于0.5%Sep.Purif.Techn.,2003,32:191-198●在其他有机物脱水中的应用Feedsolution(A/B,wt.%ofA)Temp(°C)Q(kg/(m2h))α(W/E)Water/meth

5、anol(10)500.572100Water/acetone(10)500.915600Water/dioxane(10)601.879300Water/UDMH(95)1003.9552000UDMH:1,1-二甲基联肼(1-1-dimethylhydrazine)●在脱水反应中的应用NaA分子筛膜可以使反应生成的水及时排出，进而打破反应的热力学平衡，使反应不断的往目标产物方向进行J.Membr.Sci.,2002,199:117-123四、NaA分子筛膜渗透蒸发过程经济分析MembraneMeanwaterflux(

6、kg/m2h)Requiredmembranesurfacearea(m2)Membranelifetime(year)modulecost(€/m2)Annualcost(€/peryear)PVAmodule110011500150000NaAmodule2502300075000100kg/hwaterflux€:欧元Chem.Eng.Proc.,2003,42:23-28NaA分子筛膜对于分离水含量不是很高的组分(水含量小于20%)时，经济效应比较显著，如果对于被分离的组分水含量比较高时，可以将蒸馏和渗透蒸发结合起

7、来，这样比较节能。●渗透蒸发工艺应用范围Ind.Eng.Chem.Res.2004,43:5248-5259●不同的脱水操作过程总成本的比较D-PV(Polymer)D-PV(Ceramic)D-PV-D(Polymer)D-PV-D(Ceramic)AzeotropicdistillationOperationcosts(€/tproduct)17.2517.1231.6132.0236.65Investmentcosts(€/tproduct)42.1635.0665.7660.4078.28Maintenanceco

8、sts(€/tproduct)12.4513.6714.8416.3415.11Total(€/tproduct)71.8665.85112.22109.04130.04D:蒸馏操作过程；D-PV:先进行蒸馏，后再渗透蒸发；D–PV–D:先进行蒸馏，后渗透蒸发，最后再进行蒸馏；€欧元Sep.Purif.