【摘 要】
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沸石分子筛具有规则的孔道结构和高的热稳定性,在催化反应、离子交换、吸附和分离等众多领域有广泛的应用前景。亲水性LTA分子筛膜孔径介于醇与水之间,因此特别适合通过渗透气化用于醇水分离。为了合成致密的LTA分子筛膜,除了预涂晶种二次生长、在微波或电场环境生长外,还可以通过对基底进行共价修饰的方法合成。由于FAU分子筛膜同样具有强亲水性,但比LTA分子筛膜具有更高的稳定性。通过后修饰法将亲水LTA和FA
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沸石分子筛具有规则的孔道结构和高的热稳定性,在催化反应、离子交换、吸附和分离等众多领域有广泛的应用前景。亲水性LTA分子筛膜孔径介于醇与水之间,因此特别适合通过渗透气化用于醇水分离。为了合成致密的LTA分子筛膜,除了预涂晶种二次生长、在微波或电场环境生长外,还可以通过对基底进行共价修饰的方法合成。由于FAU分子筛膜同样具有强亲水性,但比LTA分子筛膜具有更高的稳定性。通过后修饰法将亲水LTA和FAU分子筛膜改性成疏水膜用于油水分离。本论文就分子筛膜的合成和渗透气化分离、修饰改性和油水分离应用进行研究,主要研究结果如下:1、在聚乙烯亚胺（PEI）修饰的基底上无预涂晶种制备了致密的LTA分子筛膜。通过PEI对基底进行功能化修饰,促进LTA分子筛膜的生长,在α-Al2O3基底上制备出了厚度约3.0μm的纯相LTA分子筛膜。通过PEI修饰,也可以在不锈钢片、不锈钢网、聚四氟乙烯等基底上制备出均匀致密LTA分子筛膜。而且,还可以在PEI改性的α-Al2O3基底上制备致密FAU分子筛膜,表明该策略具有普遍性。在PEI修饰的α-Al2O3管上制备的LTA分子筛膜具有优异的异丙醇/水、乙醇/水、甲醇/水分离性能。温度为90℃时分离10 wt%的异丙醇/水溶液,水通量为1.73 kg·m-2·h-1,水/异丙醇分离系数为44991。2、通过全氟辛基三乙氧基硅烷对LTA分子筛进行修饰改性,得到疏水LTA分子筛F-LTA,其水接触角从0提高到132°。随后,通过全氟辛基三乙氧基硅烷对在不锈钢网上生长的LTA分子筛膜进行修饰改性,得到不锈钢网（SSN）担载的疏水LTA分子筛膜SSN@F-LTA膜。该膜对二氯甲烷/水、石油醚/水、煤油/水、正己烷/水油水混合物具有优异的分离性能,分离效率均超过99.0%,油通量大于40,000 L·m-2·h-1。并且,在连续50次己烷/水混合物的分离测试中,分离效率保持在99.2%以上。3、FAU分子筛膜的稳定性高于LTA分子筛膜,在苛刻的油水分离条件下有更广的适用范围。首先,通过全氟辛基三乙氧基硅烷对FAU分子筛进行修饰改性,得到疏水FAU分子筛F-FAU,其水接触角从15°提高到132°。随后,通过全氟辛基三乙氧基硅烷对在不锈钢网上生长的FAU分子筛膜进行修饰改性,得到不锈钢网担载的疏水FAU分子筛膜SSN@F-FAU膜。该膜对二氯甲烷/水、石油醚/水、煤油/水、正己烷/水油水混合物具有优异的分离性能,分离效率均超过98.8%,油通量大于50,000 L·m-2·h-1。并且,在连续50次己烷/水混合物的分离测试中,分离效率保持在99.0%以上。
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