MFI分子筛膜渗透汽化稳定性的研究

来源 :第九届全国膜与膜过程学术报告会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xcwindd
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  燃料乙醇具有可再生、燃烧清洁等特点,可替代石油等不可再生能源,具有广阔的应用前景.渗透汽化膜分离技术是一种低能耗、无污染的新型高效分离技术,在燃料乙醇制备的过程中发挥着重要的作用.全硅MFI分子筛膜的孔径约为0.55 nm,且具有很强的疏水性,在乙醇/水混合物的分离过程中表现出良好的乙醇优先透过性,受到人们的普遍关注.然而,目前MFI分子筛膜在乙醇/水体系渗透汽化过程中分离性能出现明显的衰减,严重制约了其工业应用进程.因此,如何提高该类膜材料在乙醇/水体系中的稳定性是现今国内外研究的重点.本文在YSZ中空纤维载体上制备了MFI分子筛膜并对其进行了渗透汽化测试,结果表明,180℃下,所合成的MFI分子筛膜对5wt.%乙醇/水混合物的分离性能持续下降,在180 h的操作过程中,通量从1.9 kg·m-2·h-1下降至0.6 kg·m-2·h-1,分离因子则从26下降到1.同时,以合成过程反应釜底生成的分子筛颗粒为研究对象,通过TG、29Si MAS NMR、FT-IR等对新鲜的和经乙醇处理的分子筛进行了表征,探究膜材料在分离体系中不稳定的原因.研究表明,经渗透汽化过程后分子筛膜表面的Si-OH与乙醇发生反应,生成Si-OCH2CH3可能减小分子筛膜有效孔径,导致膜分离性能下降.本文采用多巴胺对MFI分子筛膜表面进行修饰,结果表明,在180 h的操作过程中,膜的渗透汽化性能基本保持稳定,通量和分离因子分别稳定在1.7 kg·m-2·h-1和40左右.多巴胺的引入有效避免了膜表面羟基与乙醇/水溶液的接触、反应,使MFI分子筛膜在渗透汽化环境中能够长期稳定运行.
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