分子筛膜是近年发展起来的可以实现分子筛分的新型无机膜材料,由于其独有的筛分性、亲水/憎水性和择型催化等性能,在有机物脱水、小分子气体分离等领域具有广阔的应用前景。NaA分子筛膜是目前最适合有机物/水混合体系分离的一种亲水膜。然而,大部分NaA分子筛膜是在管状载体外表面合成的,在渗透汽化分离过程中需要在膜管内侧抽真空,由于空间狭小,渗透蒸汽不易及时扩散,从而影响渗透通量和分离效率。另外,还存在着易磕碰、易污染等问题。因此,在载体的内表面合成分子筛膜是提高分离性能和实现多通道管内表面制备分子筛膜的重要途径。本论文在分析了 NaA分子筛膜国内外研究现状的基础上,确定了在多孔α-Al203陶瓷管内表面制备分子筛膜的工艺路线。分别在纳米孔陶瓷管、微孔陶瓷管和大孔陶瓷管内表面制备了 NaA分子筛膜,并系统考察了 NaA分子筛膜在四种有机物/水体系中的脱水性能,主要研究内容和结果如下:以纳米孔陶瓷管(孔径～100nm、管内径～3 mm)为载体,分别采用静态-原位法和动态-原位法在其内表面合成NaA分子筛膜。研究了静态-原位合成过程中载体放置方式(水平和垂直)和动态-原位合成过程中转动速度、合成温度及合成时间对分子筛膜微观结构和分离性能影响,探讨了分子筛膜在不同合成工艺中的生长机制。结果表明,在静态-原位合成中,重力是影响膜微观结构、渗透汽化性能的主要因素。当载体水平放置时,陶瓷管内壁顶部的膜层为单层,而底部则为致密和堆积层双层结构;当载体垂直放置时,合成液因重力作用产生上下浓度差,导致载体内壁上端膜层薄而不连续,下端厚而缺陷多,无法制备出结构均一、性能良好的分子筛膜。而在动态-原位合成法中,转速、合成温度及合成时间是影响分子筛膜结构和性能的主要因素。转速过小,膜结构和性能与静态合成的膜相似;转速过大,则无法形成连续的分子筛膜。合成温度低,成核与生长周期长;合成温度高,有利于缩短成核与生长时间,但容易产生杂晶相。当转速为10 r/min,温度为90℃,时间为3 h时,在载体内表面合成了致密连续、厚度～6 μm的NaA分子筛膜。该分子筛膜对90 wt.%乙醇/水溶液的渗透通量可达2.3 kg/m2·h,分离因子为5316,表现出良好的渗透汽化性能。在微孔陶瓷管(孔径～1.4μm、管内径～7mm)内表面合成NaA分子筛膜。本文首先采用浸渍提拉法制备了微孔陶瓷管,并就载体微观结构、孔道特征及应用性能等方面与传统的挤出法进行了对比研究。结果表明,采用浸渍提拉法制备的微孔载体平均孔径～1.4 μm,孔径均一且表面平整,更适合用作分子筛膜的载体。然后,在微孔载体管内表面,分别采用原位法和晶种法合成NaA分子筛膜,研究了不同合成方法对制备分子筛膜的影响,并进一步研究了晶种法合成分子筛膜过程中晶种分散剂类型、分散剂浓度、晶种浓度、水热合成次数等因素对分子筛膜的影响。结果表明,采用原位法难以直接在孔径较大的载体上合成出致密连续的分子筛膜,而晶种法则可以制备出平整致密的分子筛膜,且分离性能有明显提高。以MC(甲基纤维素)溶液为晶种分散剂时,在MC溶液浓度为0.8 wt.%、晶种浓度为1 wt.%的条件下,载体内表面可形成均匀连续,厚度约为5～10 μm的晶种层。负载晶种的载体经2～3次水热合成即可得到连续致密的NaA分子筛膜。通过渗透汽化测试,该分子筛膜具有良好的渗透选择性,对90 wt.%的乙醇/水溶液渗透通量达1.95 kg/m2·h,分离因子为4624。采用分子筛前驱体动态修饰法在大孔陶瓷管(孔径～4.3 μm、管内径～7 mm)内表面合成NaA分子筛膜。本文首先在载体内表面制备修饰层,达到修饰大孔和提高载体平整度的目的,然后将负载修饰层的大孔载体进行分子筛膜的水热合成。研究了修饰液性质、转动速度、修饰层制备温度、水热合成时间和合成次数等因素对修饰层及分子筛膜的影响。结果表明,当修饰液的配比为Na2O:Al2O3:SiO2:H2O=2:1:2:120时,修饰液粘度和碱度适中,可形成连续平整的修饰层,进而合成致密连续的分子筛膜。修饰层制备温度越低,形成修饰层的时间越长,且会使修饰层遭受高碱度溶液的侵蚀,变得凹凸不平;温度过高,会造成修饰液入到载体内部结晶而无法形成修饰层,进而影响膜的质量,修饰层处理温度以70℃为宜。转速过低会导致修饰层厚度增加,转速过高则无法形成修饰层,当转速为10 r/min时,可以形成覆盖均匀、平整的修饰层。在修饰层后期水热合成分子筛膜的过程中,水热合成时间和合成次数是较为重要的影响因素。合成时间过短,膜层结晶度低且交联度差,合成时间过长则容易产生杂晶相。当水热合成]次时,载体表面无法形成纯相的NaA分子筛膜;而合成次数过多则容易导致膜层厚度增加而产生裂缝等缺陷。在合成时间为3 h,水热合成次数为3次时,在大孔载体上制备了具有良好分离性能的NaA分子筛膜。该分子筛膜对90 wt.%的乙醇/水溶液的渗透通量和分离因子分别为4.72 kg/m2·h和529。研究了 NaA分子筛膜的渗透汽化性能及其影响因素。以甲醇/水、乙醇/水、丙酮/水和碳酸二甲酯/水四种混合物体系为分离对象,系统考察了进料液温度、浓度和膜两侧压差对分子筛膜渗透汽化脱水性能的影响,并探讨了渗透汽化脱水机理。结果表明,进料液温度、浓度和膜两侧压差对分子筛膜的渗透通量影响较大,而对分离因子影响较小,其中,膜两侧压力差对四种混合物体系的分离因子影响较为显著。综合考虑三个因素的影响,NaA分子筛膜对甲醇/水体系的分离适用于在低于70℃、低压0.1 MPa下操作;乙醇/水和丙酮/水体系宜在70℃、低于0.5 MPa下操作;而碳酸二甲酯/水体系则在温度(50～100℃)和浓度(80～95 wt.%)范围内,低于0.5 MPa下的分离性能最佳。本质上,渗透汽化分离主要受膜结构、分离体系的理化性质以及分离体系与膜层的相互作用等因素影响。渗透汽化过程的驱动力来自于下游侧渗透流化学势的降低,因此不需要高压操作;但由于渗透组分从液态到气态的相变需要一定的热能,所以渗透汽化过程需要加热来完成。通过本论文研究,在纳米孔陶瓷管、微孔陶瓷管、大孔陶瓷管内表面制备了连续、致密的NaA分子筛膜,解决了目前在管状载体外表面制备分子筛膜所存在的问题。所制备的分子筛膜在多种有机物脱水体系中表现出了良好的分离性能,对于促进多孔管状陶瓷内表面分子筛膜工业化生产具有较为重要的意义。