离子交换能很好地改变LTA膜孔道结构的孔径,以提高其气体分离和液体分离性能。所以,离子交换LTA分子筛膜的合成和分离性能研究具有重要的意义。本文利用铜离子交换LTA膜中的钠离子可使孔径变大,增大通量,得到大通量的Cu-LTA分子膜,并对其醇水分离性能进行测试与讨论。首先,利用不同浓度的醋酸铜离子溶液在不同反应温度下对LTA分子筛膜进行离子交换不同时间,采用XRD、SEM、ICP对所得产物进行表征,得到最合适的离子交换条件。通过SEM,XPS以及XRD等表征手段对在最优条件下离子交换制备的Cu-LTA分子膜进行形貌和成分的分析,通过渗透汽化对制备的Cu-LTA分子膜进行醇/水分离处理。其次,测定了各种膜的醇/水分离性能。此外还考察了铯离子交换Cs-LTA分子筛膜的气体分离性能。以下为本论文取得的主要研究成果:1.采用水热合成法,在氧化铝载体上成功制备出纯相、均匀、致密的LTA型分子筛膜,膜厚约为3.0μm。对制备的LTA型分子筛膜进行渗透汽化性能表征。2.通过大量正交实验,寻找到Cu-LTA分子膜离子交换的最佳条件是用醋酸铜甲醇溶液在50℃的环境下交换5 h。故采用离子交换法,可在膜形貌不被破坏的前提下制备出厚度约为3.0μm的Cu-LTA分子筛膜,对比离子交换前后的分子筛膜的渗透汽化性能表征,进料液为质量分数90%的乙醇水溶液,在30-75℃温度范围内,离子交换前后乙醇/水的分离系数均超过1000,在45-75℃,离子交换后水的渗透通量有明显提高。3.通过皂膜法对离子交换合成出的Cs-LTA分子筛膜进行双组分气体分离测试,对H₂/CO₂,H₂/CH₄以及H₂/C₃H₈分离系数分别为7.8,5.3,12,离子交换后得到的Cs-LTA分子筛膜对H₂/CO₂,H₂/CH₄以及H₂/C₃H₈的选择性均超过其努森扩散系数。皂膜法对H₂/CO₂混合气体在不同渗透压力差下对分离的影响进行了研究。从0.5 Bar到2.0Bar,H₂/CO₂混合气体的分离系数随着压力差的增加而增加。