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近年来由于分子筛膜的优异性能已广泛应用于分离、膜反应器、化学传感器、催化等领域。其中,NaA分子筛膜因其孔道规整、亲水性强等优点在有机物/水混合物分离方面得到了极大的关注。本论文首先采用不同方法制备小颗粒的NaA分子筛,然后采用小颗粒NaA分子筛作晶种制备分子筛膜,并研究了晶种大小对NaA分子筛膜渗透蒸发分离性能的影响;本论文还采用了一种操作简单、便于工业扩大的晶种引入法喷涂法制备NaA分子筛膜,得到性能优异的NaA分子筛膜;最后,本论文采用混合晶种法制备NaA分子筛膜,得到了具有高渗透通量的分子筛膜。
在小颗粒NaA分子筛的制备时,本论文分别采用了超声法、加柠檬酸法和球磨法三种方法。通过研究发现球磨法是一种简单经济的制备小颗粒NaA分子筛的方法,该方法得到的晶种纯度高、粒径分布也较集中,同时通过控制球磨时间能得到不同粒径分布的NaA分子筛晶体。通过不同粒径的NaA分子筛做晶种制备分子筛膜。结果表明小颗粒的NaA分子筛作晶种可以增加膜生长速度、缩短反应时间,而合成条件也对NaA分子筛膜渗透蒸发分离性能有一定影响。
在采用喷涂法制备NaA分子筛膜时,考察了喷涂时间、晶种浓度、合成条件对分子筛膜分离性能的影响。对合成的分子筛膜进行水/乙醇混合物的渗透蒸发分离性能评价,结果发现喷涂时间对分子筛膜的渗透蒸发分离性能影响显著,随着喷涂时间的增加,其分子筛膜的渗透通量呈逐渐减小、分离因子呈逐渐增加的趋势。造成这种结果的原因可能是随着喷涂时间的增加,NaA分子筛晶种在载体表面负载量同时增加,因此合成的分子筛膜也越来越致密,膜厚度也逐渐增加,所以膜分离因子增加,通量减小。
在采用混合晶种法制备NaA分子筛膜时,考察了晶种配比对分子筛膜渗透蒸发分离性能、水热稳定性的影响。结果表明随着晶种混合液中NaY含量的增加,所得膜的渗透通量逐渐增加、选择分离性逐渐下降。当晶种浓度为1wt%NaA+1wt%NaY时,所得分子筛膜具有很高的渗透通量,但其水热稳定性有一定下降。