原位水热法和晶种法合成NaA分子筛膜.ppt

原位水热法及晶种法合成NaA分子筛膜 学生： 导师： 2. NaA 分子筛膜的合成 3. NaA 分子筛膜的应用 4. NaA 分子筛膜的展望 1. NaA分子筛膜的介绍 目录 A型分子筛：亲水性强，分离极性/非极性和水/有机物 NaA分子筛：三维孔道结构 孔口直径：0.4nm Si/Al 的摩尔比例为1 α 笼 β 笼 离子 交换 性能 吸附 表面 活性剂 抗再 沉积性 一、 NaA 分子筛（膜）的介绍 分子筛膜----较高的水热稳定性、分子级别的规则孔道、可离子交换 NaA 分子筛膜----利用多孔材料作载体，在其内外表面合成分子筛，形成分子筛膜；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。 JG Li, J Shao, ZB Wang. Micropor. Mesopor. Mater.2012,160:10-17. 支撑体外表面-external spinning setup 材料： NaA 分子筛,PES,NMP,偏铝酸钠,硅酸钠,氢氧化钠 PES NMP NaA分子筛 缓 慢 剧烈搅拌12h spinning 原位水热合成法 二、 NaA 分子筛膜的合成 如图：空气间隙越大，氮压越强，使在空气间隙停留时间越长，进行相转化时间长。 Z1-70 Z1-75 Z1-85 CHF支撑体的孔隙率越高，wall layer越厚，膜通量越大。 LL Lai, J Shao, QQ Ge, ZB Wanga, YS Yan. J. Membr. Sci.2012:318-328. 支撑体内表面-inner 材料： 硅酸钠（9水）,偏铝酸钠,氢氧化钠,乙醇,NaA/PES CHF,AHF 悬浮液A：aqueous 晶种悬浮液(+90nm NaA颗粒，1.10wt%) 悬浮液B：clear solution/A(1.02wt%)=15/1 悬浮液C：clear solution/A(1.70wt%)=9/1 晶种法 铝源 硅源 缓慢加入、搅拌 偏铝酸钠+去离子水 硅酸钠（9水）+去离子水+氢氧化钠 室温搅拌3h，反应釜(50ml)，支撑体垂直放入。 B类晶种悬浮液中合成的膜均匀、致密，且通量大。 两种方法的比较： inner surface external surface 材料 硅源、铝源、NaA分子筛、PES、AHF(悬浮液不同) 硅源、铝源、NaA分子筛、PES、NMP 方法 晶种法 原位水热合成法 成品性能 Separation factor10000,通量：6.3+0.3kg/(m2 h) Separation factor10000,通量：12.2kg/(m2 h) 优缺点 1.减少机械损伤 2.减少支撑体体积 3.晶种法去除成核期，缩短合成时间 4.提高膜的均一致密性 5.可重复性高 6.操作繁琐 1.提高通量 2.支撑体的机械强度好 3.原位水热合成导致膜不致密 4.可重复性低 5.沸石负载量的增加，对膜的孔隙率和机械强度的影响冲突 XC Xu, WS Yang. Sep. Purif. Technol. 2001:241-249. 微波合成法 AS Huang, WS Yang. Materials Letters. 2007:5129-5132. 原位水热合成法 晶种法（二次生长法） 干湿法合成支撑体 后续用晶种法 三、NaA 分子筛膜在渗透蒸发中的应用 其分离机理可分为3步： (溶解~扩散模型) 被分离的物质在膜表面上有选择地被吸附并被溶解； 通过扩散在膜内渗透； 在膜的另一侧变成气相脱附而与膜分离。 ● 在水/乙醇体系中的应用 Morigami Y, Kondo M, Abe J.Sep. Purif. Techn. 2001, 25: 251-260. ● 在水/异丙醇体系中的应用 Kondo M, Yamamura T. Sep. Purif. Techn. 2003, 32: 191-198. 膜面积0.72 m2，393 K下每小时可处理10 L 88.6 %(质量分数) 的水/异丙醇混合物, 产物含水量低于 0.5 % 四、NaA 分子筛