NaA分子篩膜的合成及在滲透蒸發(fā)中的應(yīng)用課件

NaA分子篩膜的合成及在滲透蒸發(fā)中的應(yīng)用

大連理工大學(xué)吸附與無機(jī)膜研究所報(bào)告人：周志輝指導(dǎo)教師：王金渠教授，博士生導(dǎo)師NaA分子篩膜的合成及在滲透蒸發(fā)中的應(yīng)用大連理工大學(xué)吸附與1目錄一、NaA分子篩膜的介紹二、NaA分子篩膜的合成方法三、NaA分子篩膜在滲透蒸發(fā)中的應(yīng)用四、NaA分子篩膜滲透蒸發(fā)過程經(jīng)濟(jì)分析五、NaA分子篩膜的制備和應(yīng)用展望目錄一、NaA分子篩膜的介紹2●沸石分子篩膜是利用多孔材料作載體，在其表面合成沸石分子篩，形成均勻的沸石分子篩薄膜；具

有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度大、不易溶脹，孔徑分布均勻等優(yōu)點(diǎn)?！馧aA分子篩是一種具有三維孔道結(jié)構(gòu)的沸石，孔口直徑為0.41nm，

Si/Al的摩爾比例為1.一、NaA分子篩（膜）的介紹孔口●沸石分子篩膜是利用多孔材料作載體，在其表面合一、NaA3二、NaA分子篩膜的合成方法●

NaA沸石膜最常用的合成方法有水熱合成法、微波合成法和蒸汽相轉(zhuǎn)移法●水熱合成法：包括原位水熱合成法和二次合成法原位水熱合成法是將原料按一定的比例加入到反應(yīng)釜中，放入無晶種的載體，在一定的溫度下合成。缺點(diǎn)：1、合成時(shí)間長(zhǎng)，2、膜難以連續(xù)、致密二、NaA分子篩膜的合成方法●NaA沸石膜最常用的合4二次合成法●二次合成法是先在支撐體表面預(yù)涂沸石分子篩晶種層，再置于按一定比例配制的合液中，在一定溫度下水熱合成成膜。

優(yōu)點(diǎn)：1、合成時(shí)間短；

2、能夠控制膜層厚度；

3、膜致密、連續(xù)。二次合成法●二次合成法是先在支撐體表面預(yù)涂沸石分子篩晶52.5cm●自組裝在載體表面上引入單層晶種

Adv.Mater.,2000,12:1114-1117Science,2003,300:456-4602.5cm●自組裝在載體表面上引入單層晶種Adv.6●提拉方法引入晶種載體在一定濃度的

分子篩懸浮液浸漬設(shè)定的時(shí)間，后按一定的提拉速度拉出，再晾干，待用。

Chem.Commun.,1997,1193-1194●提拉方法引入晶種載體在一定濃度的分子篩懸浮液浸漬設(shè)7●電泳方法引入晶種

Multi-channelplatePowersupplyZeolitesuspension

Platinumanode＋－引入晶種方法除了上面介紹的，還有真空法、靜電吸引法、打磨法

●電泳方法引入晶種Multi-channelpl8微波合成法

Adv.Mater.,2000,12:195-198

微波合成法Adv.Mater.,2000,12:19三、NaA分子篩膜在滲透蒸發(fā)中的應(yīng)用●滲透蒸發(fā)的原理三、NaA分子篩膜在滲透蒸發(fā)中的應(yīng)用●滲透蒸發(fā)的原理10●在乙醇脫水中的應(yīng)用

Sep.Purif.Techn.,

2001,25:251-260

●在乙醇脫水中的應(yīng)用Sep.Purif.Techn.11●在異丙醇脫水中的應(yīng)用

異丙醇是高精機(jī)器和電子產(chǎn)品的清潔劑，也是合成藥品的溶劑

膜面積0.72m2，393K下每小時(shí)可處理10L88.6%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的水/異丙醇混合物,產(chǎn)物含水量低于0.5%Sep.Purif.Techn.,

2003,32:191-198

●在異丙醇脫水中的應(yīng)用異丙醇是高精機(jī)器和電子產(chǎn)品的清12●在其他有機(jī)物脫水中的應(yīng)用

Feedsolution(A/B,wt.%ofA)Temp(°C)Q(kg/(m2h))α(W/E)Water/methanol(10)500.572100Water/acetone(10)500.915600Water/dioxane(10)601.879300Water/UDMH(95)1003.9552000

UDMH:1,1-二甲基聯(lián)肼(1-1-dimethylhydrazine)

●在其他有機(jī)物脫水中的應(yīng)用Feedsolution(A13●在脫水反應(yīng)中的應(yīng)用

NaA分子篩膜可以使反應(yīng)生成的水及時(shí)的排出，進(jìn)而打破反應(yīng)的熱力學(xué)平衡，使反應(yīng)不斷的往目標(biāo)產(chǎn)物方向進(jìn)行

J.Membr.Sci.,2002,199:117-123●在脫水反應(yīng)中的應(yīng)用NaA分子篩膜可以使反應(yīng)生成14四、NaA分子篩膜滲透蒸發(fā)過程經(jīng)濟(jì)分析MembraneMeanwaterflux(kg/m2h)Requiredmembranesurfacearea(m2)Membranelifetime(year)modulecost(€/m2)Annualcost(€/peryear)PVAmodule110011500150000NaAmodule2502300075000100kg/hwaterflux

€:歐元

Chem.Eng.Proc.,2003,42:23-28

四、NaA分子篩膜滲透蒸發(fā)過程經(jīng)濟(jì)分析Meanwater15NaA分子篩膜對(duì)于分離水含量不是很高的組分(水含量小于20%)時(shí)，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)才比較顯著，如果對(duì)于被分離的組分水含量比較高時(shí)，可以將蒸餾和滲透蒸發(fā)結(jié)合起來，這樣比較節(jié)能。

●滲透蒸發(fā)工藝條件適用范圍

Ind.Eng.Chem.Res.2004,43:5248-5259

NaA分子篩膜對(duì)于分離水含量不是很高的組分●滲16●不同的脫水操作過程總成本的比較

D-PV(Polymer)D-PV(Ceramic)D-PV-D(Polymer)D-PV-D(Ceramic)AzeotropicdistillationOperationcosts(€/tproduct)17.2517.2517.2517.2517.25Investmentcosts(€/tproduct)42.1642.1642.1642.1642.16Maintenancecosts(€/tproduct)12.4512.4512.4512.4512.45Total(€/tproduct)71.8671.8671.8671.8671.86D:蒸餾操作過程；D-PV:先進(jìn)行蒸餾，后再滲透蒸發(fā)；D–PV–D:先進(jìn)行蒸餾，后滲透蒸發(fā)，最后再進(jìn)行蒸餾；€

歐元

Sep.Purif.Techn.,2004,37:33-49

●不同的脫水操作過程總成本的比較D-PVD-PVD-PV17五、NaA分子篩膜的制備和應(yīng)用展望

（1）滲透蒸發(fā)要與其它分離過程結(jié)合起來，拓展?jié)B透蒸發(fā)分離過程的應(yīng)用范圍，可降低有機(jī)物的生產(chǎn)成本，同時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的；

（2）NaA分子篩膜耐酸性比較差，影響其在酯化反應(yīng)等低pH值溶液中的應(yīng)用，應(yīng)該通過改性NaA

分子篩膜的表面，提高其耐酸性能；五