不同预植晶种法制备NaA分子筛膜及其渗透气化分离醇/水

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传统的精馏分离技术以及变压吸附分离技术对共沸物以及沸点相近的混合物的分离因其能耗较大而在如今能源紧张的背景下劣势与日剧增。渗透气化技术因为其操作简单,对操作温度压力要求不高,能耗低等优势而为人们日益青睐,因此渗透汽化成为膜研究领域最热的一块。无机分子筛膜因为其热稳定性、机械稳定性、化学稳定性等优势在渗透气化技术中应用最为广泛。本文主要研究不同预植晶种法制备NaA分子筛膜以及其在渗透气化分离醇/水体系中的应用。本文以硅溶胶、偏铝酸钠分别为硅源和铝源配置水热合成液,在聚四氟水热合成釜内,采用预植晶种法在多孔α-Al2O3支撑体表面水热晶化制备NaA分子筛膜,研究了反应釜内水热合成液温度、反应时间、水热合成液组成、水热合成次数、以及不同预植晶种法对合成的NaA分子筛膜分离效果的影响。将制备的NaA分子筛膜用SEM和XRD进行表征分析,用自己制备的渗透气化装置以确定分离因子和渗透通量对膜进行性能评价。通过实验确定出水热晶化合成分子筛膜的最优条件为:合成液配比为Al2O3:SiO2:Na2O:H2O=1:2:2;120(摩尔比),水热合成温度为100℃,水热合成时间为4h,水热合成次数为两次。其他合成条件一致时,在众多的预植晶种方法中,如浸渍预植晶种法、搽涂预植晶种法、抽真空预植晶种法、浸渍-搽涂预植晶种法,浸渍-搽涂预植晶种法制备的NaA分子筛的形貌表征结果和分离性能最好。本文考察了操作温度以及料液水含量对膜渗透汽化分离性能的影响。随料液中水含量的增加,分离因子先升高后下降,渗透通量呈增大趋势;随着操作温度升高,分离因子逐渐降低而渗透通量随之增加。通过研究发现,在343K进料液中乙醇含量为90wt%时分离因子与渗透通量效果最好,分别为6824和1.40kg/(m2·h)。
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