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乙酸乙酯是一种工业中常用的有机溶剂,目前主要使用浓H2SO4均相催化剂通过催化酯化反应进行生产。由于浓H2SO4与反应体系混溶性较好,因此产物的分离和反应后体系中酸中和等过程需要消耗大量的能量,同时伴随设备的腐蚀问题。因此,非均相催化剂如离子交换树脂或分子筛逐渐受到关注。ZSM-5分子筛由于它的酸性质和独特的孔结构与孔径,对酯化反应显示出较好的催化性能。此外,油水分离作为一种可以有效分离具有较大极性差异的混合液体的方法,可以用来强化酯化反应,即通过将催化与分离过程耦合,分离产物的同时,通过拉动反应平衡,对该可逆反应产生促进作用。本论文致力于探索具有催化和分离双功能的ZSM-5/不锈钢网材料的制备并对其催化乙酸乙醇酯化反应性能进行研究。首先通过静电纺丝的方法,将聚合物与ZSM-5分子筛进行复合,制备一系列疏水性油水分离网。通过SEM等对其进行微观形貌进行表征,并利用其对乙酸乙酯和水混合物的分离能力表征油水分离性能。之后,为提高油水分离网的稳定性,通过浸渍晶种、二次生长的方法制备了ZSM-5/不锈钢网。对制备的催化剂进行了XRD、NH3-TPD、SEM、BET等表征,并利用其对乙酸乙酯和水混合物的分离能力表征油水分离性能,同时考察了二次生长晶化温度、Si/Al比、酯化反应温度、不锈钢网层数以及与纺丝薄膜复合等条件对其催化乙酸乙醇酯化反应性能的影响。研究结果表明,制备的复合纺丝纤维呈大面积线状,且表面均匀负载ZSM-5分子筛小晶粒。同时对纺丝薄膜的油水分离性能进行测试,结果显示,其具有良好的疏水性,可以长时间将水阻拦在薄膜的上方,同时乙酸乙酯则会完全通过薄膜,成功实现油水分离。但是薄膜中的聚合物会被乙酸乙酯溶解,造成薄膜的破坏。通过提高聚合物分子量、增加纺丝薄膜厚度等方法可以有效提高聚合物的抗溶解能力,减少乙酸乙酯对其的破坏程度。ZSM-5/不锈钢网催化剂XRD结果表明,ZSM-5分子筛完全包覆在不锈钢网上,同时保持了其原有晶体结构,且随着晶化温度的提高,可有效提高ZSM-5分子筛对不锈钢网的包覆程度,从而促进反应中乙酸乙酯的有效分离,拉动反应平衡。不同Si/Al比的ZSM-5/不锈钢网催化乙酸乙醇酯化反应结果结合NH3-TPD等表征结果表明,Si/Al比较低的催化剂具有较高的酸性,对酯化反应催化效率较高,但同时其亲水性较强,不利于反应物与催化剂活性位点的接触。因此适当的Si/Al比(Si/Al=50)可以有效地对催化剂酸性质以及亲水性进行协调匹配,从而促进酯化反应的进行。同时,在所制备的催化剂体系上的反应受反应温度影响,结果表明,随着温度由室温逐渐提高,催化剂对酯化反应的活性随之提高,但过高的反应温度会引起反应体系中反应物及产物的过度挥发,因此选择适当的反应温度(65℃)进行乙酸乙醇酯化反应的研究。在优化后的反应条件下,进一步对催化剂网层数进行调变,结果显示反应网从1层增加到6层后,乙酸转化率(78.1%)接近同条件下的平衡转化率(80.2%)。综合上述实验结果,ZSM-5/不锈钢网组成的油水分离网通过乙酸乙醇酯化反应过程中,分离产物中的乙酸乙酯,拉动反应平衡,对反应起到一定的促进作用,为制备催化和分离一体化催化剂提供了新思路。