《低成本高性能沸石分子篩膜的構建與分離系統最佳化》是依託浙江大學，由王正寶擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：低成本高性能沸石分子篩膜的構建與分離系統最佳化
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：王正寶
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
沸石分子篩分離膜在某些場合具有有機膜無法比擬的分離性能。但是，分子篩膜至今沒有在全世界得到廣泛的工業套用。主要是因為現有的分子篩膜價格高、通量和分離因子等膜的性能還沒有完全達到工業化的要求和成膜率低。為此，本項目以低成本高性能分子篩膜的構建與分離系統最佳化為目標，從支撐體、晶種、膜層、分離機理和分離系統五個方面進行研究。對於廉價的氧化鋁管支撐體，研究特殊的塗晶方法，建立工業化示範性分離裝置；提高中空纖維支撐體強度，建立中空纖維分子篩膜組件；從根本上改變濕法紡絲支撐體機械強度低的問題，創製廉價的高強度新型無機-有機複合支撐體；構建特殊結構分子篩膜層，以研究膜的分離機理,並提高膜分離性能；考察晶種在不同表面和合成液中的生長特點，研究膜層的形成機理；考察狹小空間內分子篩膜合成影響，研究多通道支撐體成膜特性，建立多通道支撐體膜組件。本項目的順利完成將會促進分子篩膜的大規模套用。
結題摘要
由於其結構特性優良，分子篩膜具有廣闊的套用前景，新制膜方法的開發和膜結構調控仍然具有重要的學術意思和實際套用價值。本項目主要從四個方面進行了研究。（1）分子篩膜支撐體構建：通過構建聚合物合金來提高分子篩/聚合物複合中空纖維的機械強度；通過減少分子篩含量來提高複合支撐體的機械強度，並通過合成後處理改變支撐體內部結構來有效提高整個膜的通量。通過改變紡絲液組成、紡絲條件和燒結條件來構建不同孔隙率和壁厚的氧化鋁中空纖維，研究支撐體結構對NaA分子篩膜通量的影響，發現膜通量與支撐體孔隙率有很好的線性關係；發現具有相近孔隙率，但孔結構不同的氧化鋁管和片對分子篩膜通量的影響不同，為支撐體結構的設計指明了方向。（2）分子篩膜的製備方法：提出了凝膠二次生長法製備NaA分子篩膜；提出採用介孔沸石碎片為晶種製備NaA分子篩膜；提出了潤濕-擦塗晶種法製備MFI型分子篩膜；提出了在氧化鋁中空纖維紡絲液中添加氧化矽粉末以提高其在澄清合成液中的成膜性能；提出了氧化鋁中空纖維紡絲液中添加分子篩粉末以提高其在澄清合成液中原位合成膜的性能，脫水膜通量高達15 kg/m2h；提出了超聲輔助法在氧化鋁中空纖維表面合成T型分子篩膜的方法。（3）分子篩膜結構與性能調控：通過調變模板劑量和晶種性質（尺寸、形貌和矽鋁比等）調節MFI型分子篩膜結構，從而獲得高透醇分離選擇性；通過在合成液中添加預陳化的晶化促進劑改變NaA分子篩膜表面結構，提高膜通量；通過調節合成液中鈉離子濃度控制膜結構，以提高MFI型分子篩膜的分離性能。（4）取向MFI型分子篩膜的製備：採用廉價原料（SiO2粉末、TPABr和水）在中性體系下成功製備高度b軸取向MFI型分子篩膜；通過在傳統合成液中添加銨鹽有效抑制孿晶的生成，獲得高度b軸取向膜；發現在無任何添加的條件下，將傳統合成液稀釋7.5倍以上可以有效抑制孿晶的生成，獲得高度b軸取向膜；採用SiO2粉末、TPABr和氟化銨混合物及取向晶種層在固態無溶劑條件下成功獲得b軸取向膜。
