1．前言

无机陶瓷膜因具有耐高温、抗化学和生物腐蚀等优点，日益成为膜科学技术领域研究的热点之一。在过去的十几年间，大量文献报道了无机陶瓷膜的制备和应用^[1]。新的技术如溶胶#8212;凝胶技术(sol-gel)、化学气相沉积技术(CVD)等被广泛应用于无机陶瓷膜的制备与修饰。无机膜应用于气体分离时，有的膜(如γ-Al₂O₃膜)，虽然渗透通量较大，但分离系数受Knudsen扩散限制；有的膜(如致密SiO₂膜)，分离选择性较好，但渗透通量较低，故难于在实际中应用。沸石分子筛是一种具有规整孔道的晶体材料，其孔径一般在0.3～1.0nm之间，与气体分子的大小相近，而且沸石分子筛孔径分布均匀，可利用分子筛的孔道识别和区分大小和形状不同的分子^[2]。传统的正/异丁烷的分离工艺一直是化工行业中的高能耗过程，目前各国都在研究开发高效经济的分离技术，提高分离效率以降低能耗和成本。膜法正/异丁烷气体分离是目前气体膜分离领域研究的热点和重点^[3]。膜分离技术具有节能高效、无二次污染、设备简单易操作、可实现连续分离等优点，因而它成为分离领域中一种新型、高效的分离方法，对传统的反应和分离过程带来了强有力的挑战，在某些领域可以取而代之^[4]。

2．MFI分子筛的结构及性能

沸石分子筛由于结构形貌可调，水热稳定性和强酸性较高，在石油加工、精细化工、催化、吸附分离等领域具有广泛的应用。但沸石分子筛也存在一定的结构局限性，如孔径小、扩散路径长等。MFI型分子筛（ZSM-5）是一类应用范围较广的沸石分子筛，它具有二维孔道结构，其有效孔径约为0.55nm，适合于吸附分离许多重要的工业原料，具有很好的择形催化性能；且由于有较高的硅铝比（Si/Al ratio），其水热稳定性和化学稳定性较佳。纯硅或高硅MFI型（silicalite-1）分子筛膜，它不仅稳定性很高，而且具有很好的疏水特性，可以通过优先吸附有机物实现水和有机物的分离，被广泛应用于低浓度乙醇发酵液的提纯，在燃料乙醇生产方面具有很高的工业应用价值。含过渡金属杂原子MFI型分子筛膜，其孔道内的过渡金属可以起到很好的择形催化性能，表现出特殊的氧化还原活性，能够催化许多氧化还原反应。由于杂原子MFI型分子筛膜具有分离和催化双重功能，它不仅可以通过有选择地移去产物中的某一种组分来提高受平衡限制的反应转化率和选择性，还允许在同一反应器中同时进行两个反应，使第一个反应的产物有选择地透过膜参与第二个反应，实现催化与分离的有机结合，因而在膜反应器和微型反应器领域中有着巨大的应用前景。而片层分子筛不仅可以有效缩短扩散路径，提高传质扩散速率，也可以通过焙烧或改性获得介孔，减小反应扩散阻力，从而提高催化反应的反应速率^[5]。

3．合成方法对膜性能的影响

合成硅酸铝系分子筛多采用水作母液，加入硅源、铝源、矿化剂和有机碱模板剂作为初始反应物，在一定温度(100℃~1000℃)和压力（1MPa~100MPa）下于密闭的高压釜中反应一定的时间，产物经离心、洗涤、烘干后，于400℃~600℃灼烧，脱出模板剂和水，形成各种特定空腔骨架结构的硅酸铝系分子筛^[6]。MFI型沸石分子篩膜的合成方法多种多样包括原位水热合成法，晶种法（即二次生长法，蒸汽相转化法以及微波加热法等。合成的关键在于控制晶体的生长和形态，以促进晶体与载体紧密结合，最终形成均句、连续的致密膜。

4．MFI分子筛膜的制备