化工进展 ›› 2016, Vol. 35 ›› Issue (09): 2885-2891.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2016.09.033

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二次水热合成法制备ZSM-5分子筛膜及其渗透汽化性能

朱美华, 夏水莲, 刘永生, 袁晓蕾, 李羚, 桂田, 张飞, 刘鑫, 陈祥树   

  1. 江西师范大学化学化工学院, 江西 南昌 330022
  • 收稿日期:2015-12-16 修回日期:2016-05-16 出版日期:2016-09-05 发布日期:2016-09-05
  • 通讯作者: 陈祥树,教授,博士生导师。E-mail:cxs66cn@jxnu.edu.cn。
  • 作者简介:朱美华(1985-),女,讲师。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金面上项目(21476099)、国家国际科技合作专项(2015DFA50190)、国家自然科学基金青年基金(21503100)、江西省教育厅科学技术研究项目(14240)及江西省科技厅对外合作科技项目(20141BDH80011)。

Secondary hydrothermal synthesis of ZSM-5 zeolite membrane and its pervaporation performance

ZHU Meihua, XIA Shuilian, LIU Yongsheng, YUAN Xiaolei, LI Ling, GUI Tian, ZHANG Fei, LIU Xin, CHEN Xiangshu   

  1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, Jiangxi, China
  • Received:2015-12-16 Revised:2016-05-16 Online:2016-09-05 Published:2016-09-05

摘要: 采用二次水热合成法在管状多孔莫来石支撑体上制备高耐酸性ZSM-5分子筛膜,系统地研究分子筛晶种和合成溶胶中H2O/SiO2摩尔比率对ZSM-5分子筛膜生长与渗透汽化性能的影响,采用X射线衍射、冷场扫描电子显微镜和电子能谱等表征技术分别对制备的ZSM-5分子筛及其ZSM-5分子筛膜的结构、形貌和Si/Al比进行表征。针对分离75℃、90% HAc/H2O的水溶液,最优化条件下制备的ZSM-5分子筛膜表现出优良的渗透汽化性能,渗透通量和分离因子分别为0.98kg/(m2·h)和890。此外,本研究所采用制备耐酸性ZSM-5分子筛膜的方法表现出良好的重现性,重复制备的12根ZSM-5分子筛膜在75℃下分离90% HAc/H2O的水溶液时,平均通量和分离系数分别为(0.85±0.15)kg/(m2·h)和650±290。再者,ZSM-5分子筛膜在45~75℃的温度范围内分离50%~95% HAc/H2O水溶液时都表现出优良的渗透汽化性能。

关键词: 耐酸性ZSM-5分子筛膜, 晶种, H2O/SiO2比率, 渗透汽化, 重复性

Abstract: The high acid-proof ZSM-5 zeolite membranes are prepared on tubular porous mullite supports by secondary hydrothermal synthesis,and the effects of seed crystals,H2O/SiO2 molar ratio of the precursor synthesis gel on the growth and pervaporation performance of ZSM-5 zeolite membranes are studied systematically. The structure,morphology,and Si/Al ratio of the ZSM-5 zeolite crystals and membranes are characterized by XRD,FE-SEM,and EDX. For the separation of 90% HAc/H2O mixture at 75℃,the flux and separation factor (H2O over HAc) of ZSM-5 zeolite membrane prepared with the optimum synthesis condition has a well dehydration performance,and the total flux and separation factor are 0.98kg/(m2·h) and 890,respectively. Besides,the prepared ZSM-5 zeolite membranes show good reproducibility,and the average flux and separation factor of the 12 pieces of ZSM-5 zeolite membranes are(0.85±0.15) kg/(m2·h) and 650±290 for dehydration of 90% HAc/H2O mixture at 75℃. Moreover,the ZSM-5 zeolite membrane presents excellent dehydration performance for 50%~95% HAc/H2O at 45~75℃.

Key words: acid-stable ZSM-5 zeolite membrane, seed crystals, H2O/SiO2 ratio, pervaporation, reproducibility

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