低硅铝比NaY型沸石膜的制备开题报告

 2022-04-23 06:04

1. 研究目的与意义

在工业过程中,分离是十分重要的单元操作,在化学工业以及其他一些相关工业无处不在,分离过程的效果和能耗将直接影响到产品的质量和生产成品。膜分离过程与传统分离技术相比有低能耗、无污染、易于连续分离、可在温和条件下实现分离等优点。

膜按其材料可分为无机膜和有机膜两类。沸石膜是微孔无机膜中的一种,它具有一般无机膜耐高温、抗化学腐蚀与生物侵蚀、机械强度高等优点。尤其是沸石膜利用了沸石分子筛孔径单一、孔道呈周期性排列的结构特点,具有分子筛性能,且比表面积大,吸附能力强。其中nay型沸石膜因其适用于有机物及气体混合物的分离引起人们的广泛重视。

nay型沸石是一种具有规则孔道结构的硅铝酸盐结晶体,与八面沸石具有相同的硅铝骨架结构,其硅铝比为1.5~3.0。其结构单元是β笼,β笼像金刚石中的碳原子一样排列,相邻的β笼之间通过六方柱连接,从而形成一个超笼结构和三维孔道体系,其孔道直径为0.74nm×0.74nm。其骨架结构如图1所示。

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2. 研究内容和预期目标

本实验采用水热合成法在3~5μm的大孔α-al2o3载体上制备低硅铝比fau型沸石膜,其具体研究内容如下:

(1)采用水热合成法制备nay型沸石晶种,研究合成液组成、晶化时间、晶化温度、碱度等条件对nay型沸石的纯度和大小形貌的影响,寻找与载体管相匹配的晶种颗粒的最优的合成参数;

(2)采用提拉法在α-al2o3载体上制备薄且均匀连续的晶种层;研究悬浮液浓度、浸渍时间等条件对晶种层厚度及均为程度的影响,寻找获得最优晶种层的制备工艺;

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3. 研究的方法与步骤

目前常用合成方法主要有:(1)导向剂法,向体系中添加金属盐、稀土离子、铝络合剂、表面活性剂等;(2)清液合成法;(3)微波合成法。这些方法可以显著降低y分子筛的平均粒径,但存在粒径分布宽、收率低、成本高且重复性和稳定性较差的缺点。(4)水热合成晶种法,即硅酸钠、铝酸钠、氢氧化钠为原料,通过配置晶种胶向胶向体系中引入晶种,加速晶化过程。该方法能有效控制nay型分子筛晶体的取向生长,抑止杂晶的生长,方法操作简单,成本较低,且合成出的分子筛质量较高。

因此,本实验选择采用水热合成法中常使用的晶种法制备nay型沸石膜。

拟采用的研究方法:水热合成法

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4. 参考文献

[1] Hidetoshi Kita, KazunobuFuchida,Tatsuya Horita, et al. ,Preparation of Faujasite membranes and theirpermeation properties, Separation and Purification Technology ,2001,25:261-268

[2] Zhu G,Li Y,Zhou H et al. Microwavesynthesis of high performance FAU-type zeolite membranes: Optimization,characterization and pervaporation dehydration of alcohols. Journal ofMembrane Science,2009,337:47-54.

[3] Zhenzhuo Wang, Izumi Kumakiri,Kazuhiro Tanaka, Xiangshu Chen, Hidetoshi Kita, NaY zeolite membranes withhigh performance prepared by a variable- temperature synthesis, Microporousand Mesoporous Materials, 2013, 182:250–258.

[4]肖伟,Silicalite-1沸石及炭复合膜的制备与应用研究[D],大连:大连理工大学,2011

[5] Guolin Shao, Jianhua Yang, Xiongfu Zhang, Gang Zhu, Jinqu Wang,Chang Liu,Seededgrowthofbetazeolitemembranesusingzeolitestructure-directingagent,MaterialsLetters, 61(7), 1443-1445

[6] 李邦民,郑彤等,原位水热合成NaY沸石膜以及在二氯乙烷与氮气混合系统的分离应用研究,大连:大连理工大学吸附与无机膜研究所,2005

[7] 李邦民,郑彤等,在多孔α- QUOTE

[8] 李永生,江志东,王金渠,在多孔α- QUOTE 陶瓷管上合成ZSM-5沸石膜[J],大连:大连理工大学学报,2000,40(1),57-60

[9]李笛,合成条件对NaY型沸石膜渗透分离性能的影响,广州:广州大学学报,2009

5. 计划与进度安排

1.2022-3-07~2022-3-20查阅文献,了解论文的研究内容,确定合成原料、合成方法,筹备实验药品和装置,并完成外文翻译及开题报告;

2.2022-3-21~2022-5-15 制备nay型沸石晶种及nay型沸石膜,并采用sem和气体渗透测量进行表征,确定最佳的合成条件;

3.2022-5-16~2022-5-29 撰写论文,提交指导教师审阅,论文查重,修改论文

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