目前石化公司尾气处理装置用氮气密封苯,解封时有一部分苯会随氮气挥发到大气中,不仅浪费资源,而且严重污染了环境。目前企业用活性碳纤维吸附进行苯和氮气的分离,成本高,消耗能量大。开发一种新技术回收苯,既可以为企业带来可观的经济效益,又保护了生态环境,具有重要的科学、经济和社会意义。根据上述研究背景,本文主要进行了以下研究:系统研究了在孔径为3～5μm的α-Al₂O₃陶瓷管载体上二次生长法合成NaX型沸石膜。探讨了在载体表面制备过渡层合成膜的新方法,并将合成的膜应用于苯和氮气混合体系的分离,取得了较好的分离效果。 通过对形成沸石膜的最佳NaX沸石晶粒的合成条件进行考察,发现晶化温度、碱度、硅铝比和晶化时间对分子筛合成质量的影响很大,铝源的选择直接对分子筛的晶体产生影响。采用硅溶胶、异丙醇铝和氢氧化钠作为原料,可得到质量良好的分子筛晶体。预涂晶种的摩尔配比为:SiO₂:Al₂O₃=3.85,Na₂O:SiO₂=1.2-1.5,H₂O:Na₂O=46-55;沸石膜合成液的摩尔配比为:SiO₂:Al₂O₃=4.2,Na₂O:SiO₂=1.2-1.5,H₂O:Na₂O=60。 采用自制0.5-1μm的NaX沸石分子筛为晶种,用热浸渍方法引入晶种,在旋转晶化的方式下,重复晶化4次以上可以合成出完整连续的NaX沸石膜。针对大孔载体,首次采用氧化铝（Al₂O₃）及羧甲基纤维素（CMC）胶粘晶种作为过渡层,在孔径为3～5μm的多孔α-Al₂O₃陶瓷管载体表面成功合成出NaX沸石膜。Al₂O₃作为过渡层合成出的膜渗透通量比较小,H₂为4.88×10^-7mol·m²·s^-1·pa^-1,C₃H₈为6.91×^-8mol·m²·s^-1·pa^-1,分离因数相对较高,H₂/C₃H₈的理想选择因数为7.18;CMC胶粘晶种作为过渡层合成出的膜渗透通量比较大,H₂在2.09×10^-6mol·m²·s^-1·pa^-1,C₃H₈为3.02×^-7mol·m²·s^-1·pa^-1,分离因数也相对较高,H₂/C₃H₈的理想选择因数为7.08。 通过对分子筛改性的研究,认为Ag⁺改性后的X型沸石膜可以更好的用于苯和氮气混合气的分离。分子筛改性的最佳交换时间为5-8小时,交换溶液浓度为0.2-0.25mol/L。NaX沸石膜经过离子改性后,膜的性质发生了很大的变化,渗透数据表明比未改性前分离因数增大。NaX沸石膜对苯和氮气混合系统的分离因数随膜两侧的压差、原料气浓度和原料气流速的变化而变化,当离子交换度达到最大值时,分离因数也达到最大值。在压差为40KPa,进气流速为180ml/min,浓度为17%时,改性完全的X型沸石膜达到最好分离效果,分离因数为30.1,实现了苯和氮气混合气的分离。