中空纤维NaA分子筛膜的表面改性与氢气分离性能研究文献综述
2020-04-28 20:27:19
文 献 综 述 1.膜在气体分离中的应用 气体分离膜在化过程中具有较高的应用价值,例如,稀有气体的获取,天然气中N2和CO2的脱除,从合成氨的尾气中回收氮,从空气中分离O2,N2和CO2,从烟道气中分离H2S或者CO2,以及进行O2和CO2的分离等,利用膜分离技术可以很大程度提高分离效率,提升分离产物的纯度[1-3]。
在石化工业中,气体的分离,特别是有关于烷烃的分离,它是石油化工中一个重要的加工过程。
由于类混合物的沸点相近,为了达到好的分离效果需要高的精馏塔和大的回流比。
因此,这类加工过程需要极大的投资和能量消耗。
因此,气体分离膜在石油裂解气用于各物质的分离具有比较好的应用前景。
2.NaA分子筛膜的简介 NaA分子筛的化学组成通式可表示为:Na 12[(AlO2)12#183;(SiO2)12]#183;27H2O,其骨架构型为LTA型,属立方晶型。
由SiO4和AlO4四面体构成的NaA分子筛的骨架具有两种特征的笼型结构单元#8212;α笼和β笼[4-5]。
NaA 分子筛膜是通过晶体增长的方式在多孔陶瓷、玻璃或金属等支撑体上形成一层致密连续的膜层。
Myatt等[6]将分子筛膜在支撑体表面的形成机制分成四种: (1) 合成液中硅铝前驱物溶解后在体相中形成分子筛所需要的初级结构单元,进而形成晶核,晶核慢慢长大后经扩散吸附和沉积等作用与支撑体结合形成分子筛膜层; (2) 合成液中硅铝前驱物在体相中形成晶核后,晶核经扩散聚积到支撑体表面,然后在支撑体表面上聚合生长,交联生成分子筛膜; (3) 合成液中硅铝前驱物聚集在支撑体表面并与支撑体表面发生键合作用,形成晶核后再交互生长形成分子筛膜; (4)合成液中硅铝前驱物经扩散吸附积聚到支撑体表面形成无定形凝胶相,使支撑体表面前驱物浓度过饱和,有利于成核然后生长交连成膜。
从研究结果来看,第一种形成机制较难形成堆积紧密、连续生长的分子筛膜层,与实际情况不符; 二、四两种机制弱化了支撑体性质的影响; 第三种机制则强调支撑体表面对成膜有显著影响。