高性能NaA沸石膜的規(guī)模化制備及應(yīng)用研究.pdf

1、NaA沸石膜骨架硅鋁比為1，具有較強(qiáng)的親水性，其孔道尺寸為4.1(A)×4.1(A)，介于大多數(shù)有機(jī)物分子與水分子之間。因此，特別適用于滲透蒸發(fā)有機(jī)物中少量水的脫除。
　　針對(duì)其工業(yè)化生產(chǎn)成本較高限制其應(yīng)用等問題，本文對(duì)廉價(jià)大孔載體上NaA沸石膜的合成進(jìn)行了探究，探索新型制備工藝提高NaA沸石膜的性能，并從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)探究了所制備的NaA沸石膜在分離不同有機(jī)物/水時(shí)的滲透蒸發(fā)性能。主要內(nèi)容如下:
　　(1)利用重復(fù)利用晶體合

2、成液中有效營養(yǎng)組分的方法，高效、高產(chǎn)量地制得了亞微米級(jí)NaA沸石晶體。亞微米級(jí)NaA沸石晶體的產(chǎn)率由3.75％增加至17.00％，提高了4.5倍;
　　(2)為克服大孔載體上不易制得高性能沸石膜的技術(shù)障礙，開發(fā)了兩步變溫?zé)峤n-大小晶種匹配的涂晶方法，在長度為800 mm載體上制得了表面無明顯缺陷的NaA沸石膜，在75℃滲透蒸發(fā)分離90 wt.％乙醇/10 wt.％水體系，其通量為2.85 kg·m-2h-1，分離系數(shù)大于1000

3、0。優(yōu)化成膜工藝，提高了成膜的重復(fù)性（大于70％），降低了（約40％）NaA沸石膜的生產(chǎn)成本;
　　(3)研究了不同操作條件（如:進(jìn)料溫度、進(jìn)料流速、進(jìn)料組成等）和有機(jī)溶劑分子極性對(duì)NaA沸石膜滲透蒸發(fā)性能的影響。隨著進(jìn)料溫度的增加，水的通量線性增加，分離系數(shù)基本保持不變;隨著原料液中有機(jī)溶劑濃度的增加，通量和分離系數(shù)逐漸減小。有機(jī)溶劑分子的極性與NaA沸石膜的通量成負(fù)相關(guān)。NaA沸石膜在100℃滲透蒸發(fā)分離90 wt.％丙酮/1

4、0 wt.％水體系時(shí)，NaA沸石膜的滲透通量高達(dá)9.72 kg·m-2h-1。
　　(4)探究了NaA沸石膜分離無機(jī)鹽/有機(jī)溶劑/水三元體系的滲透蒸發(fā)性能。以乙醇/水為模型，系統(tǒng)考察了時(shí)間、進(jìn)料溫度和組成、無機(jī)鹽濃度和種類等對(duì)NaA沸石膜分離性能的影響。原料液中無機(jī)鹽的加入降低了沸石膜的通量，并且不同離子對(duì)沸石膜通量的影響也不一樣（K+的影響最為明顯），通過NaA沸石膜的清洗再生，其分離性能雖有不同程度地回升，但仍沒有恢復(fù)到原有水