分子筛膜与涂层表面润湿性调控及其在液体混合物分离过程强化中的应用

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hcpysw3
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
沸石分子筛膜或涂层由于其独特的分子筛分孔道及优异的稳定性而得到广泛应用。实现对分子筛膜或涂层表面润湿性的有效调控对于提高其应用性能具有重大意义。论文从改善表面自由能和调控表面微结构两个角度出发,以Al-beta和MFI分子筛膜或涂层为例,提出简单且通用的修饰方法优化了分子筛膜或涂层的表面润湿性,并将修饰后的分子筛膜用于醇水分离和有机物/有机物分离中,将制备的超润湿的沸石涂层用于不同油水混合物的分离。
  将贻贝仿生化学用于Al-beta分子筛膜的表面修饰。一方面通过聚多巴胺和聚乙烯亚胺共沉积技术实现Al-beta分子筛膜表面的亲水性修饰。亲水性修饰后的Al-beta分子筛膜对95wt%正丁醇/水溶液的分离因子为420.7,大约为修饰前的21.6倍,且通量由1.42kgm?2h?1增加至1.67kgm?2h?1。另一方面,通过聚多巴胺和十八胺的分步沉积实现了Al-beta分子筛膜表面的疏水性修饰。疏水性修饰后的Al-beta分子筛膜对5wt%正丁醇/水溶液的分离因子增加至100.7,比修饰前提高了76.5倍,相应的渗透通量只降低了19.5%。基于贻贝仿生化学的修饰方法简单可控,可在显著提高分离选择性的同时,获得最小的渗透性损失。
  提出了一种基于聚电解质络合物(PECs)的真空–擦除沉积法,使球形PEC纳米粒子在真空抽吸作用下优先沉积在Al-beta分子筛膜的非沸石孔道中,擦除操作可以在Al-beta分子筛膜表面形成超薄均匀的PEC修饰层,从而同时实现Al-beta分子筛膜的缺陷填补和表面亲水性修饰。将修饰后的Al-beta分子筛膜用于MeOH/MTBE的分离,分离因子提高了243.9倍,可达489.8,而通量由9.38kgm?2h?1降低至4.07kgm?2h?1。当与文献中报道的其他沸石膜相比时,修饰后的Al-beta分子筛膜表现出最高的渗透通量和令人满意的分离选择性。该法操作简单,可用于各种分子筛膜的缺陷修饰,为实现分子筛膜的大规模应用提供可能。
  首次采用二次生长法在不锈钢网表面制备了超疏水的纯硅beta沸石涂层。提出了聚多巴胺修饰涂晶法,在不锈钢网表面形成均匀且覆盖度高的晶种层。二次水热生长后,具有截角八面体形貌的纯硅beta沸石晶体在不锈钢网表面相互交联构成的微纳粗糙结构,结合纯硅beta沸石本征的疏水性,使不锈钢网负载纯硅beta沸石涂层表现出超疏水/超亲油的表面浸润性,实现了对不同油水混合物的分离。另外,系统考察了不锈钢网负载纯硅beta沸石涂层在极端操作条件下的耐久性和稳定性,并证明了纯硅beta沸石涂层在不锈钢网表面强的附着力。
  提出一种低成本且环境友好的方法在稀碱溶液中通过二次生长法于不锈钢网表面制备了超疏水且自清洁的W-MFI沸石涂层。由于W原子在骨架中的掺杂消除了W-MFI沸石涂层表面的硅羟基,故使W-MFI沸石涂层的表面润湿性与Si-MFI沸石涂层完全相反。制备的不锈钢网负载W-MFI沸石涂层对于不同的油水混合物表现出优异的分离性能和良好的耐久性和稳定性。相比于文献报道的其他超疏水的不锈钢网负载的涂层,本文合成的不锈钢网负载W-MFI沸石涂层在保证令人满意的分离效率下,表现出最高的通量和极佳的耐久性,在实际的油水分离中具有广阔的应用前景。同时,该法也可扩展至其他超疏水沸石涂层的制备,进一步扩大沸石涂层的应用范围。
其他文献
随着石化资源的日益消耗和环境污染的日益加重,亟需寻找一种可再生资源来替换石化资源。生物质作为一种可再生的有机碳源,受到了越来越多的关注。通过裂解方法可将生物质资源转化成由小分子物质组成的生物油,再经过进一步转化可形成我们所需要的各种燃料和化学品。生物油中含有17wt%以上的羧酸,羧酸本身的酸性和易聚合性造成了生物油的不稳定性,因此将羧酸进一步转化是生物油转化过程中很重要的一步。酮基化反应可以将两分
学位
加工炮制是中药药性和药效形成的关键环节,是中医药的精华所在,也是目前中药领域研究相对薄弱的环节。为了提高中药标准化水平,本文在国家中药标准化项目的支持下,对菊花、当归和黄芪三种大宗中药的加工炮制及等级进行标准化研究,并深入研究了加工炮制机制。  本文考察了微波-热风等六种干燥方法对菊花质量的影响,发现45℃热风干燥时菊花质量较好,微波30s联合75℃热风干燥的菊花中3,5-二咖啡酰奎宁酸和木犀草苷
学位
质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其功率密度高、动态响应快、运行温度低、环境友好等优点受到全球的广泛关注,被认为是传统动力源的极具潜力替代品之一。从运行时间和成本上,质子交换膜燃料电池汽车(PCV)已表现出极大的市场化潜力。但低温启动和流场优化两项技术依然是目前商业化进程的技术难点,也是近些年来学者们关注和研究的主要对象。如何在不利用辅助热源的前提下,通过优化电池结构和匹配有效启动策略,提升自启动
乳酸菌(Lactic Acid Bacteria,LAB)是公认的可用于多种发酵食品的有益微生物,一些产生的胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)可作为食品添加剂、增稠剂、乳化剂添加入食品配方中,同时还具有抗肿瘤、抗溃疡、作为益生元、降低胆固醇以及免疫激活等生理功能。尽管LABEPS展现出了良好的应用前景,目前对它的认识和研究仍十分有限,本论文从发酵食品中分离到两株高产EPS的LA
学位
太阳能电池作为一种新型清洁能源具有广泛的应用前景,选择合适的方法制备太阳能电池吸光层,在器件性能的优化上发挥着重要作用。硫化物量子点和钙钛矿材料,具有合适的带宽和良好的光电性能,成为了目前极具潜力的太阳能电池吸光层材料。常用于合成硫化物量子点的化学浴沉积法(CBD)和连续离子层吸附反应法(SILAR)具有反应速率慢、沉积不均匀等缺点,制备钙钛矿薄膜最主要的反向溶剂法表现出重复性差、不宜大面积生产等
近年来,随着计算机视觉技术的快速发展,越来越多基于图像的应用被开发出来用以解决农业生产中的问题。目前对农作物生长和产量影响最大的就是植物干旱胁迫问题,因此,对作物进行干旱检测有利于在其遭受干旱胁迫时及时合理地安排灌溉并保证最终产量。当前在大部分农业生产地区对作物干旱检测主要依赖人工观测,随着传感器技术的发展,很多田间数据都可以被实时检测出来,例如叶片温度、土壤湿度、作物叶绿素含量等,一些研究证明这
脂肪酸经加氢转化(加氢脱氧、裂化和异构化)制备可替代航空燃料是解决能源危机的有效途径之一。其中酸性分子筛负载Ni双功能催化剂是目前研究的热点。然而,金属Ni活性低、易烧结,ZSM-5载体微孔扩散长度以及酸分布不可控,导致二次裂化并抑制异构化,降低航空燃料的收率和性能。本文通过构建Ni-Meα+结构提高Ni的活性和稳定性;制备片层形貌的ZSM-5分子筛改善扩散性能和采用化学液相沉积调控酸分布解决二次
随着电力负荷的快速增长及分布式电源的大规模接入,交直流混合的中压大功率微电网已成为未来发展趋势。本文针对多端口交直流混合微电网的功率变换技术开展了研究,主要工作如下:  1)提出了一种新型多端口交直流混合微电网结构,可减少功率变换级数并降低硬件成本;提出了一种控制策略,可通过注入零序电压的方式调整相间有功功率分配,保证电网三相电流对称和直流微电网端口电压稳定。通过三端口和五端口交直流混合微电网算例
学位
窄间隙TIG(Tungsten-Inert Gas)自动焊做为一项先进的焊接技术,具有焊缝成型好、焊接质量稳定、焊缝性能优越的特点,被广泛应用于CPR1000+核电站主管道连接。考虑到主管道及TIG焊接接头的内部组织均为奥氏体、铁素体双相结构,在长期服役过程中会产生严重的热老化问题。本文在400℃下针对TIG焊接接头开展了长达30000小时的加速热老化试验,并针对TIG焊接接头的断裂性能开展了系列
学位
企业核心竞争力的巩固及提升离不开业务流程管理工作,信息系统中记录的业务流程数据为业务流程管理提供了新契机,而传统的业务流程管理方法并不能有效利用已有的业务流程数据。近年来蓬勃发展的流程挖掘技术旨在从业务流程数据中提取出用于发现、监控、改进业务流程的有益知识。虽然流程挖掘理论研究不断成熟,但是,在流程挖掘框架、案例信息抽取、流程建模、诊断结果分析等方面仍然存在一定缺陷。  鉴于此,本文首先在流程挖掘
学位