《面向乙酸脫水高性能沸石分子篩膜微結構的調控與最佳化》是依託大連理工大學,由楊建華擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向乙酸脫水高性能沸石分子篩膜微結構的調控與最佳化
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊建華
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高效、節能膜技術乙酸脫水是國家節能減排、可持續發展的迫切需求。乙酸分子固有的物理化學性質使高性能乙酸脫水膜的研製成為膜科學界的難題。針對乙酸脫水分離膜低耐酸性、低通量、低選擇性的關鍵技術難題，本項目構建了一種調控沸石膜的親水性與耐酸性的新策略，提出採用氟離子F-與氫氧根OH-共礦化劑的合成路線，調控最佳化ZSM-5沸石分子篩膜的Si/Al比、矽鋁元素微觀分布這兩微觀結構因素，探討ZSM-5沸石膜這兩微觀結構的演化機制，揭示ZSM-5沸石分子篩膜Si/Al比、矽鋁元素微觀分布這兩微觀結構與膜耐酸性與分離性能間的構效關係，製備具有高耐酸性、高通量、高選擇性三高乙酸脫水ZSM-5沸石分子篩膜。本項目的相關研究成果將對沸石分子篩膜科學、沸石分子篩催化科學、吸附科學有促進作用，具有重要的學術價值；同時為膜技術乙酸脫水工業化提供技術支撐，具有重要的工業價值。
結題摘要
乙酸是一種基本的化學品，高效、低能耗新技術乙酸脫水濃縮精製是現有工業生產法、生物質制乙酸等工程的迫切需求。針對乙酸脫水分離膜低耐酸性、低選擇性、低通量的技術問題，本項目提出對ZSM-5沸石分子篩膜的Si/Al比、矽鋁元素微觀分布這兩微觀結構因素進行調控與最佳化，探討ZSM-5沸石膜這兩微觀結構的演化機制，弄清ZSM-5沸石分子篩膜Si/Al比、矽鋁元素微觀分布這兩微觀結構與膜耐酸性與分離性能間的構效關係，製備具有高耐酸性、高選擇性、高通量“三高”乙酸脫水ZSM-5沸石分子篩膜。主要內容如下： (2) 針對ZSM-5沸石膜材料的耐酸性與親水性矛盾的關係，提出調控膜層中矽鋁原子空間分布微結構的策略，以OH—與F—作為共礦化劑，在無有機模板劑條件下製備ZSM-5沸石膜。深入探究了有無有機模板劑對ZSM-5沸石膜Al原子空間分布的影響。結果表明，在無有機模板劑條件下，有利於製備Al原子空間分布均勻的ZSM-5沸石膜，而在含有機模板劑（TPAOH）條件下，製備的ZSM-5沸石膜表層出現富鋁現象，Al原子空間分布不均一。 (3) 通過研究ZSM-5沸石膜層中矽鋁原子的空間分布與乙酸脫水分離性能的構效關係，發現調控矽鋁原子微觀空間分布是構築耐酸性和親水性兼優ZSM-5沸石膜的有效策略。在此基礎上，研製出具有低Si/Al摩爾比同時膜層中矽鋁原子空間分布均勻的ZSM-5沸石膜，得到了高性能ZSM-5沸石膜。在75 °C下，滲透蒸發分離90 wt.% AcOH/H2O混合物的滲透通量為1.13 kg•m-2•h-1，相應的分離係數為∞，且具有良好的耐酸穩定性。 本項目的相關研究成果不僅對沸石分子篩膜科學、而且對沸石分子篩催化科學、吸附科學有促進作用，具有重要的學術價值，同時高性能乙酸脫水膜的研製是膜技術乙酸脫水的關鍵技術問題，是國家節能減排、可持續發展的迫切需求，具有重要的工業套用意義。
