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MFI型沸石分子筛膜的制备和渗透性能研究

作　者: 王德临
导　师: 袁文辉
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: MFI型沸石分子筛膜 α-Al2O3中空纤维 氢气分离 二次生长法
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


特殊孔道结构以及其良好的吸附性能使MFI型沸石分子筛具有良好的分离、催化性能,使得分子水平上的混合物分离有望实现。在分离、催化领域具有良好的应用前景。由于近年来是有能源的减少以及化石燃料的燃烧带来的严重的环境问题使世界面临着越来越严峻的挑战。H2作为一种理想的、清洁无污染的高效能源载体备受关注。氢气的生产主要是依靠化石燃料如天然气和煤的重整反应。在生产过程中H2的分离过程作为一个高耗能的过程占用了整个生产资本的一大部分。MFI型沸石分子筛膜具有较好的热稳定性和化学稳定性,在H2的分离方面具有较好的应用前景。本文分别采用原位合成法、无模板剂二次生长法和无模板剂两步合成法分别合成了MFI型沸石分子筛膜,并且使用X射线衍射技术（XRD）、电子扫描电镜技术（SEM）对已合成的分子筛膜进行物理表征分析分子筛的类型、形态等。然后对三种方法合成的MFI型沸石分子筛膜进行气体分离表征,对其性能进行比较。原位合成法、无模板剂二次生长法和无模板剂两步合成法三种方法合成的MFI型分子筛膜在473K下的正/异丁烷的理想分离系数分别为17、75和62。气体分离数据表明,原位合成法合成的沸石分子筛膜在高温去除有机模板剂的时候容易形成缺陷,而无模板剂二次生长法和无模板剂两步合成法由于没有使用有机模板剂避免了高温焙烧阶段,从而容易合成高质量的MFI型沸石分子筛膜。通过三种方法的比较,本文采用无模板剂二次生长法在α-Al2O3中空纤维上合成了高质量的MFI型沸石分子筛膜。并利用XRD检测晶种和沸石分子筛的晶体结构,利用SEM检测晶种层和沸石分子筛膜的表面形貌。298K下H2/SF6和H2/n-C4H10的理想分离因子分别为125和152,远远大于两者的努森扩散系数8.54和5.38,这充分的表明合成的分子筛膜没有缺陷。在混合气体的渗透测试中,H2/CO2的分离因数在723K时达到了10左右,同时,氢气的渗透通量达到了5.56×10-7 mol·m-2·s-1·Pa-1。

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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