純硅DD3R沸石分子篩的合成及其吸附、分離性能研究.pdf

1、隨著環(huán)境保護和節(jié)能減排意識的不斷增強，基于沸石分子篩作為吸附劑的吸附分離技術應用受到全球各國的廣泛關注。沸石分子篩合成化學的豐富和發(fā)展，實驗技術的改進和更新，以及分子模擬技術的長足進步，使得對該領域的研究呈現(xiàn)出欣欣向榮的景象。
　　近年來，純硅DD3R沸石分子篩在多個氣體吸附分離應用領域展現(xiàn)出巨大的潛在價值。然而，其成本昂貴、工藝繁瑣而產(chǎn)物收率、品質(zhì)不高的合成方法極大地阻礙了對DD3R沸石分子篩的深入研究及其工業(yè)化應用。針對國內(nèi)外

2、對DD3R沸石分子篩合成及吸附和擴散研究領域所存在的重要科學問題，本文圍繞DD3R分子篩相關領域進行了以下幾個方面的研究:
　　從基礎研究角度出發(fā)，純相、均一的DD3R晶體對于獲取精確的吸附及擴散數(shù)據(jù)是十分關鍵的;從工業(yè)應用角度考慮，尋求一種高產(chǎn)率、高重復率的DD3R快速合成方法利于DD3R的大規(guī)模生產(chǎn)及吸附分離應用。采用含氟體系合成DD3R的方法，引入未晶化完全的DD3R作為品種，晶化1天成功制得了產(chǎn)物晶體形貌、尺寸均一的純相D

3、D3R沸石分子篩。通過對DD3R合成的系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，晶種的類型及顆粒大小顯著影響著產(chǎn)物的物相組成:具有高表面能的小顆粒晶種利于得到純相的DD3R晶體。此外，采用商業(yè)化的超細二氧化硅作為“晶種”時，也可以獲得純相的DD3R產(chǎn)物。通過對晶種、礦化劑、水、堿等原料配比的調(diào)變，可以獲得不同尺寸及形貌的DD3R沸石分子篩，實現(xiàn)了對DD3R分子篩合成的可調(diào)控性。
　　獲取氣體吸附平衡數(shù)據(jù)，理解吸附質(zhì)氣體在DD3R中的吸附行為對其工業(yè)化應用具有

4、重要的意義。本文采用體積法，壓力范圍從0.01 kPa到120kPa、溫度從273 K到348 K時，測定了CH4、CO2、C2H4、C2H6及C3H6五種氣體在DD3R上的吸附等溫線。并結合雙位Langmuir(Dual-site Langmuir, DSL)吸附模型，很好地描述了吸附質(zhì)氣體分子在DD3R上的吸附行為。詳細探討了體系的吸附焓、吸附熵等吸附熱力學數(shù)據(jù)，表明對于吸附孔穴較小的DD3R分子篩，吸附質(zhì)分子的大小、相互之間的作用

5、力等顯著地影響著氣體在DD3R中的吸附行為，闡述了分子在DD3R上的孔填充(pore filling)過程。
　　基于吸附分離技術的不同機理，采用熱重吸附法及零長柱(Zero-Length Column，ZLC)技術進一步發(fā)掘了DD3R沸石分子篩對混合氣體分離應用潛能。并結合穿透柱技術直觀地表征了實驗室所合成的DD3R樣品的分離性能。穿透實驗結果表明DD3R分子篩對C3H6/C3H8混合體系及CO2/CH4混合體系均表現(xiàn)出良好的分