MFI分子篩膜的選擇性修復(fù)與表征.pdf

1、MFI分子分子篩膜的膜的選擇性修復(fù)與表征選擇性修復(fù)與表征TheivedefectreparationacterizationofMFImembranes學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程研究生：曹秀秀指導(dǎo)教師：劉秀鳳副研究員天津大學(xué)化工學(xué)院二零一四年五月摘要分子篩膜具有規(guī)則均一的孔道結(jié)構(gòu)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及催化性能，因此在膜分離、膜催化、化學(xué)傳感器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)90年代以來，分子篩膜的研究已成為新材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，截至目前

2、，研究工作也取得了明顯進(jìn)步。但是，由于目前合成技術(shù)還不完善，并且分子篩膜具有脆性、多晶性等劣勢，膜層缺陷仍難以避免。可見，分子篩膜的缺陷問題是阻礙其工業(yè)化的重要原因，如何在不堵塞分子篩孔道的前提下進(jìn)行選擇性修復(fù)是實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化的關(guān)鍵。為了消除分子篩膜的缺陷，科研工作者做了大量工作并取得了一定進(jìn)展，但是目前修復(fù)技術(shù)仍存在“修復(fù)缺陷范圍狹窄、“非選擇性修復(fù)”、“修復(fù)方法工藝復(fù)雜”等缺點(diǎn)。針對以往分子篩膜修復(fù)方法存在的缺點(diǎn)，本文借鑒界面聚合法，

3、首次通過在缺陷處合成聚酰胺反滲透薄膜的方式實(shí)現(xiàn)了ZSM5分子篩膜的選擇性修復(fù)。實(shí)驗(yàn)中，我們利用油相單體（均苯三甲酰氯）、水相單體（間苯二胺）分子動力學(xué)直徑均大于分子篩膜孔徑的特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)膜兩側(cè)壓差，使得膜兩側(cè)的兩相單體只能在分子篩膜的缺陷處接觸并生成親水性的聚酰胺反滲透膜，由此實(shí)現(xiàn)了ZSM5分子篩膜的選擇性修復(fù)。其中，反應(yīng)具有的自抑制性可以避免膜孔道堵塞；并且聚酰胺活性分離層包含兩種類型的孔：網(wǎng)狀孔（半徑為2.1~2.4）和聚集孔（半

4、徑為3.5~4.5），水分子半徑約為1.3，水分子在壓力作用下能夠自由通過網(wǎng)狀孔和聚集孔，而乙醇分子不能；此外，聚酰胺反滲透膜具有一定的親水性。以上特點(diǎn)均有助于C2H5OHH2O分離因子的提高。通過界面聚合修復(fù)法，可以使聚酰胺反滲透薄膜只在缺陷孔口形成，從而實(shí)現(xiàn)ZSM5分子篩膜的選擇性修復(fù)，在保持高通量的同時，大幅度地提高了分子篩膜的分離性能。紅外光譜、掃描電鏡、接觸角分析、分子篩孔徑分布、滲透蒸發(fā)等表征結(jié)果表明，親水性的反滲透薄膜選擇