解丽丽[1]2002年在《微波加热沸石分子筛特性的研究》文中研究指明微波加热是一种比一般传统加热效率更高的新型加热技术。本文在100-700W加热功率下，研究了微波直接加热不同晶体结构的沸石(FAU、LTA、MOR、LTL、MFI、GIS、VPI-7和AlPO_4-14)，沸石吸收微波产生温度升高的规律；讨论了沸石分子筛的化学组成、晶体结构和不同吸附质对微波加热沸石的影响；同时对微波加热沸石熔融后的晶相转变以及微波加热条件下沸石的快速脱水性能进行了研究。 本文发现沸石分子筛是一种比一般无机物能更强烈吸收微波而产生快速升温的无机物，如：400W加热功率下，敞口容器中脱水的NaX沸石在90s内、脱水的NaA沸石在100s内、脱水的NaMOR沸石在150s内均可被加热到1473K。 本文表明沸石对微波的强烈吸收是由沸石中铝氧四面体这个电荷不平衡位引起的，而不是沸石的吸附水或沸石中的表面羟基，或硅氧四面体的位置。 不同晶体结构的沸石，或骨架元素不同的沸石，或同一晶体结构但硅铝比不同的沸石，或不同离子交换的同一种沸石在同一功率下具有不同的升温速率，所能达到的最高温度也不尽相同，从而表明沸石吸收微波的性能有可能用来表征沸石的微观特性。 不同吸附质引起NaX沸石微波吸收能力的不同。400W功率下所能达到的最高温度顺序为：吸附异辛烷＞吸附水＞人原理!_)、学硕士沦文吸附空气>吸附乙醉。本文对微波加热使沸石快速脱水也进行了初步研究，结果表明利用微波加热比传统的传热方式可使沸石分子筛的脱水速率增加一倍。 沸石分子筛被微波加热熔融后，呈玻璃状态，经XRD表征发现沸石分子筛的骨架结构己经崩塌，转变为其它品才目。
曾尚景[2]2016年在《绿色合成沸石分子筛及多级孔材料》文中研究说明沸石分子筛在工业分离净化和石油化工领域中发挥着重要的作用,同时也广泛应用在医药、农业、洗涤剂等行业。虽然沸石分子筛的发展也经过了几百年的历史,微孔材料在合成方法上已经取得了一定进展,但仍然在某些地方存在着许多缺陷和不足,尤其是生产对环境造成的压力,如昂贵有机模板剂的使用、合成过程复杂和模板剂燃烧带来的污染。可持续发展的绿色合成路线是一种优化沸石合成路线的方法,使得合成工艺简单、高效而且对环境基本不会造成负面影响。本论文主要采用微波法、无溶剂法和蒸汽辅助法在沸石合成上的优点,通过它们各自的优势相互补充,进而开发一种使合成沸石分子筛与环境和资源协调发展的路线。本论文的主要工作包括以下几方面:1.低硅型沸石分子筛(如A、X、SOD)具有着较高的骨架铝含量和可交换阳离子数量,而被大量应用在吸附和离子交换等方面。至2011年,全球的合成沸石年消耗量已达到2.87百万吨,而其中73%是用于洗涤剂助剂行业。传统的X型或A型沸石都是在水热条件下进行合成的,但是因为有溶剂水的参与,合成产量一般都不高,其中固体产物大概占到总体积的五分之一左右。由于A型和X型沸石骨架的硅铝比等于或接近1,所以理论上有最大的钙、镁离子交换容量,进而可以代替传统的叁聚磷酸钠而成为环保型洗涤剂添加剂。另外,近年来低硅沸石作为制氧吸附剂(5A、CaX、LiX)在变压吸附制氧领域有着巨大的应用前景,但是目前市场上制氧吸附剂的价格普遍不菲,而限制了其进一步推广,面对如此大的市场前景,我们开发了一种绿色合成低硅沸石的方法,合理利用了资源和能源,同时减少了污水的排放,进而降低了产品成本。在本文第二章中,我们采用微波辐射法直接加热固体原料混合物,避免了水热法使用溶剂水将原料混合成硅铝凝胶再水热晶化的复杂步骤,而是直接将固体硅源和铝源直接混合,在微波条件下短时间(50分钟)内直接将固体物质转化成沸石产品,从而提高了产量。对比传统的x沸石,该方法合成的亚微米级x沸石具有较高的结晶度和较小的颗粒度,本方法合成的x沸石具有更高的钙离子交换速率,而且微波固相法同样可以在短时间内合成其他如lta、lta/fau、sod型的低硅沸石,这种高效、节能、绿色环保的沸石合成方法在未来的市场中更具有竞争优势。2.silicalite-1是具有十元环孔道的纯硅mfi型沸石分子筛,通常应用在气体分离、催化和精细化工领域中。因为传统沸石孔径小的限制,不能在大分子催化方面发挥重要作用,所以近些年许多科研工作者致力于多级孔沸石和纳米沸石结构的研究。无论是直接使用软模板或是硬模板法,还是后期碱处理法得到多级孔材料,都存在着许多不足。一般来说,昂贵介孔模板剂的使用增加了沸石成本,而且可能导致沸石本身结晶度会下降;后期碱腐蚀也同样会引起产物结晶度下降,而最大的问题是产量低,这些问题使得介孔沸石分子筛在工业化放大生产上会面临很多困难。为了解决上述存在的问题,本文第叁章发明了一种无介孔模板剂使用蒸汽法直接转化固体原料为多级孔沸石的方法,该方法的优点是合成过程简单、产量高、产物易于分离,并且产物为多级孔结构。通过将不含水的固体原料、固体碱与四丙基溴化铵混合研磨,通过水蒸汽直接加热固相混合物得到mfi多级孔沸石材料,合成过程中不仅模板剂用量低,而且条件合成配比可以得到沸石纳米。相对于传统水热合成的微米级si-mfi沸石,本方法合成的多级孔silicalite-1对溶液中亚甲基蓝具有更高的吸附能力。我们正在研究将这种绿色的合成方法应用在金属原子掺杂的沸石中(如zsm-5,beta等),以便在工业催化领域发挥更大的用途。3.sod沸石是一种小孔径沸石(2.8?),它本身具有较高的铝含量和高热稳定性而被作为碱催化剂使用。通常,sodalite沸石分子筛是在水热体系下合成,虽然合成温度不高(80oc),不存在较高的自生压力,但是需要大量溶剂参与晶化反应,这使得反应釜因溶剂本身而浪费很大的空间,并且在加热时需要加热这些溶剂而浪费很多能源,最终导致沸石产量也不高。为此,我们通过无溶剂条件直接合成沸石,不需要使用溶剂水,使得沸石合成过程简单高效,同时也减少污水排放对环境造成的不良影响。在本文第四章中,我们使用固体硅酸钠和拟薄水铝石直接混合加热,进行晶化反应得到具有中空结构的sodalite沸石,通过加入有机硅烷可以在无溶剂条件下合成多级孔中空结构的sodalite沸石,无溶剂体系下合成的SOD型沸石为纳米颗粒,更有利于催化反应中产物的扩散。所以,无溶剂合成SOD沸石法不仅单釜产量高,而且具有不同结构形貌,这为作为碱催化剂的SOD沸石开辟了绿色合成途径。4.相对于普通硅基介孔材料,含铝有机–无机杂化介孔材料(Aluminum containing Periodic Mesoporous Orgaosilica)因其孔壁本身含有疏水性的有机基团,在催化和吸附领域表现出更优异的性能。近些年,周期性介孔杂化材料由于有机―无机结构的多样化和硅基孔壁可被功能化修饰的特性被广泛应用在药物传输、催化剂载体等方面。相对于作为贵金属的载体,金属元素掺杂介孔PMO材料研究的比较少,本文通过表面活性剂自组装技术在室温条件下一步合成了具有高铝含量的介孔PMO材料。在本文的第五章中,通过无机铝源和有机硅烷在静止条件下缩合反应形成了具有高铝含量的球形介孔杂化材料,该材料通过弱酸体系去除模板剂后保留了大量的四配位铝结构,骨架中没有发生脱铝现象。最重要的是高铝含量的介孔球形杂化材料对亚甲基蓝具有很高的吸附能力,其吸附量将近是普通硅基介孔材料MCM-41的5倍,我们认为这种优异的染料吸附性能不仅和高铝含量有关,而且和材料的疏水性也有关。该材料制备简单,颗粒大小可控,其较高的吸附能力将会在废水处理领域中发挥重大作用,有望成为新一代的吸附剂产品。
陈晓欣[3]2008年在《微波溶剂热条件下分子筛Silicalite-1的晶貌控制》文中提出以分子筛为代表的无机微孔晶体材料具有规则的纳米孔道结构和大的比表面积,被广泛应用于催化、气体吸附、化学分离和离子交换及主-客体组装等领域。研究表明沸石分子筛的尺寸和晶貌对沸石分子筛的各种性能及性质有着显着的影响。近年来涌现出的许多关于沸石分子筛材料的新应用都需要精确控制分子筛晶体的尺寸和形貌,因此,发展控制沸石分子筛的尺寸及晶貌的合成策略变得日益重要。在许多控制材料尺寸和晶貌的方法中微波辅助合成方法的优点尤为显着。与传统的化学合成方法相比,微波辅助合成方法具有反应速度快,反应过程洁净,能量利用率高等特点,并能有效地控制所制备材料的形貌、所制备的粒子尺寸分布窄、具有相选择性等特点。本论文系统研究了在微波辅助溶剂热合成条件下,醇类共溶剂对分子筛Silicalite-1 (Si-MFI)晶体形貌的影响。研究所涉及的共溶剂包括各种极性不同的脂肪醇,亲水性质不同的二元醇及混合醇叁个主要体系。用低介电常数的脂肪单醇作为共溶剂,制备了自堆积状的Si-MFI晶体,研究了不同介电常数的共溶剂,陈化时间,微波辐射时间及助溶剂的浓度对Si-MFI晶貌的影响;考察了自堆积状的Si-MFI晶体的形成过程。利用简单叁元脂肪醇丙叁醇为助溶剂,得到了花团状晶貌的Si-MFI,并研究了陈化时间和微波辐射时间对花团状Si-MFI晶貌的影响。使用具有不同亲水性的系列二元醇作为助溶剂,得到了具有不同长径比率的Si-MFI晶体;考察了作为助溶剂的二元醇碳链的长度和二元醇在反应混合物中的浓度对调控Si-MFI晶体的尺寸,形状和长径比率的影响,所得Si-MFI晶体的长径比长度/宽度及长度/宽度/厚度分别和在反应初始溶液中二元醇的C/OH的“浓度”中存在着明显的线性关系,所得的线性拟合系数R值分别为0.91和0.96。以不同比例的异丙醇和乙二醇的混合溶剂做助溶剂及以不同比例的异丙醇和正丁醇的混合溶剂做助溶剂,逐步调变所得Si-MFI晶貌由自堆积的“纤维”状变为c-轴方向逐渐增长的六角形形状及由自堆积状变为紧密扭曲自堆积状晶貌。分别以不同量的乙二醇和1,4-丁二醇混合不同量的水作助溶剂,研究了对所得Si-MFI晶体长径比的影响。在相同条件下,乙二醇比1,4-丁二醇对Si-MFI晶体的长径比有更大的影响。随着助溶剂浓度的降低,Si-MFI晶体长径比的增加幅度逐渐降低。本论文详细研究和讨论了上述几个不同体系对所得分子筛Si-MFI的晶貌影响,为探索合成具有新颖晶貌和优良性能的分子筛材料提供了基础。
李华[4]2008年在《微波法对吸附分离二甲苯的分子筛改性条件研究》文中研究表明沸石的可逆离子交换能力是其重要性能之一。利用这一性能可调节沸石分子筛晶体内的电场和表面酸性,从而可改变分子筛的性质,实现对沸石的吸附和催化特性进行调节。微波辐射作为一种清洁、高效的加热方式,近几十年来越来越受到重视。本文尝试将微波技术应用于沸石分子筛的离子交换领域。近些年来,虽然沸石分子筛在应用上取得了巨大成绩,但在微波辐射法改性13X分子筛的工艺条件优化方面的报道未见发表,这是本课题的创新之处。论文以13X沸石分子筛为改性对象,以填充柱气相分离色谱为手段,以改性分子筛的分离度为考察目标,考察微波辐射功率、微波辐射时间、离子交换次数、焙烧温度等改性工艺条件对改性分子筛择形吸附分离二甲苯效果的影响,从而优化改性工艺。实验在课题组前期工作的基础上进行,并在微波法改性13X分子筛的工艺探索中得到了发展。通过实验得出的较优工艺条件为:离子交换次数为6次,交换顺序为:K-Ba-K-Ba-K-K,交换比为1:1,焙烧温度采用600℃,水热处理时间为0.3h,微波辐射时间10min,微波功率280W。在此条件下改性后分子筛吸附分离混合二甲苯的最大分离度可达5.0以上,分离效果理想。采用微波法进行离子交换所需要的时间短,电耗省,交换效果好。由此可见,微波法改性13X分子筛的改性工艺可行,工艺条件具有可操作性。经复合改性的分子筛可以达到对混合二甲苯的择形吸附分离的效果。
范景新, 苏罡, 段林海, 张晓彤, 宋丽娟[5]2005年在《微波在沸石分子筛研究中的应用》文中认为介绍了微波在常规沸石分子筛、纳米沸石分子筛合成及其制备过程中的应用;评述了微波在沸石分子筛多相催化反应、表征沸石分子筛特性、沸石分子筛自身加热以及分子筛改性中的应用;认为微波所具有的快速、高产率、高反应选择性等特性,为沸石分子筛催化剂的制备和活化提供了一条新途径。
武兵, 林健[6]2004年在《微波加热技术在无机材料研究中的应用》文中提出对使用微波加热技术制备陶瓷、纳米氧化物、沸石分子筛等无机材料的特点进行了简要 综述。
景超[7]2015年在《ETS-4与LSX分子筛的制备及应用》文中提出近几年,由于我国工业的高速发展,环境保护问题和能源利用率问题日益受到人们的关注和重视。我国政府对于现阶段工业发展的形式相继提出了可持续发展和建设环境友好型社会以及资源节约型社会的要求。近年来我国科研机构积极响应国家这一政策,在节能、环保和资源高效利用等方面进行了探索和研究,并提出了很多设想来达到环境友好型社会以及资源节约型社会的要求。随着工业生产规模的日益壮大,在工业生产中提出了降低生产成本的需求,发展节能的吸附分离过程有着经济效益和重要意义。在这一背景下吸附剂作为吸附分离法的核心成为了研究的热点。目前对于吸附剂的研究主要集中在合成新型吸附剂和改进经典吸附剂合成工艺两个方面。本文针对目前吸附剂研究的热点做了以下两个方面的工作：一、自制Na-ETS-4分子筛,由于其热稳定性较差且在N2/CH4体系中吸附分离效果并不理想。因此对Na-ETS-4分子筛进行了水热离子交换的处理,制备出具有热稳定性良好、N2/CH4体系中吸附分离效果较好的Sr-ETS-4分子筛。经过XRD图谱分析,Sr-ETS-4分子筛与Na-ETS-4分子筛相比有部分角度相对应的特征峰有所增强但通过SEM图片分析离子交换前后其形貌基本没有变化。并对影响离子交换的主要因素：交换液浓度,交换温度,pH值和交换时间进行了正交实验考察,并得出制备Sr-ETS-4沸石分子筛的最佳工艺条件为：ETS-4分子筛与25%的SrCl2溶液在75℃的水浴条件下进行离子交换,固液比为1：6,交换时间为90min,反应前控制溶液的pH值为7.5(如果溶液的pH偏低,用1 0%的NaOH溶液调节)。交换完成后,待溶液降至60-70℃,用浆料总体积3倍的70-80℃的去离子水过滤,洗涤至中性,90℃干燥2h,得(Sr,Na)-ETS-4分子筛。二、采用两步离子交换法制备Li-LSX型沸石分子筛,即把Na-LSX型沸石分子筛交换为NH4-LSX沸石分子筛,然后与LiOH溶液进行离子交换得到Li-LSX型沸石分子筛。并将制备过程中水热离子交换的加热方式,由普通加热改为微波加热。本论文主要研究第一步离子交换法即制备NH4-LSX型沸石分子筛的最佳工艺条件。在以上实验基础上通过中断实验法,考察了微波离子交换实验的离子交换机理。制备NH4-LSX型沸石分子筛实验中发现使用微波加热方式进行的离子交换中提高微波功率、交换温度,增加交换液浓度,延长一次交换实验的时间可以明显地提高分子筛的离子交换度,而且在水热离子交换时增加离子交换次数对分子筛的晶体结构有较为明显的影响。制备NH4-LSX型沸石分子筛微波离子交换实验中微波功率应选80W,液固比为15：1,交换温度选70℃比较合适,交换液浓度应为1mol/L,一次离子交换时间应为15min,连续离子交换实验次数应为2次时分子筛的离子交换度就可以达到较高的水平(离子交换度≥90%)。在对比实验中可以看出使用微波加热进行离子交换实验可以明显地缩短交换时间。通过中断实验法考察微波交换机理为液膜扩散。
李良清[8]2016年在《无模板剂制备MOR和ZSM-5沸石膜及其渗透蒸发脱水应用研究》文中进行了进一步梳理苛刻酸性环境下乙酸等有机物脱水在工业上有重大需求,也是膜科学界的难题之一。开发酸性条件下有机物脱水高性能分离膜是国家节能减排的迫切需求。MOR和ZSM-5沸石膜具有独特的孔道结构、良好机械强度、热与化学稳定性、可调的骨架Si/Al摩尔比,是优异的耐酸透水膜材料,在苛刻酸性环境下有机物脱水方面具有巨大的应用潜力。本论文围绕着开发耐酸透水的沸石膜材料为出发点,开展了具有较好亲水及耐酸性的MOR和ZSM-5沸石膜制备及其分离性能的研究。通过构建新的制膜策略,合成出高性能MOR沸石膜,同时对ZSM-5沸石膜进行微结构优化,提高ZSM-5沸石膜的乙酸脱水分离性能,并针对异丙醇脱水,深入考察和探究了不同制膜参数对ZSM-5沸石膜形貌、结构及其分离性能的影响。主要内容如下：(1)提出无有机模板剂含氟稀溶液的方法制备MOR沸石膜,其稀溶液的合成配比为SiO2:0.06Al2O3:0.24Na2O:0.3NaF:120H2O,为缩短产品合成时间和改善及提高沸石分子筛结晶度,采用微波加热的方式晶化合成MOR沸石膜。在微波晶化条件下系统考察了晶化温度、无氟条件及铝源对MOR沸石膜分离性能的影响,在晶化温度为165℃,含氟条件下,以Al2(SO4)3·18H2O、Al(NO3)3·9H2O和AlCl3·6H2O为铝源均可以制备得到连续致密、交互性好的MOR沸石膜。所制备的MOR沸石膜在75℃下对渗透蒸发分离90 wt.%AcOH/H2O混合物的渗透通量为0.87±0.06 kg·m-2·h-1,同时具有高的分离选择性(分离系数：>10000)、良好的耐酸稳定性和极高的重复性。此外,利用无有机模板剂的稀溶液和市售廉价α-Al2O3陶瓷管为载体合成MOR沸石膜,减少了化学药品的消耗,且大大地降低了沸石膜的生产成本,该成果对其潜在的工业化生产及应用具有重要意义。(2)针对ZSM-5沸石膜材料的耐酸性与亲水性矛盾的关系,提出调控膜层中硅铝原子空间分布微结构的策略,以OH-与F-作为共矿化剂,在无有机模板剂条件下制备‘ZSM-5沸石膜。深入探究了有无有机模板剂对ZSM-5沸石膜Al原子空间分布的影响。结果表明,在无有机模板剂条件下,有利于制备Al原子空间分布均匀的ZSM-5沸石膜,而在含有机模板剂(TPAOH)条件下,制备的ZSM-5沸石膜表层出现富铝现象,Al原子空间分布不均一。(3)通过研究ZSM-5沸石膜层中硅铝原子的空间分布与乙酸脱水分离性能的构效关系,实验发现,在含有机模板剂条件下所制备的Al原子空间分布不均匀的ZSM-5沸石膜表现出较差分离性能,而通过无有机模板剂条件制备的Al原子空间分布均匀的ZSM-5沸石膜显示出优异的渗透蒸发分离性能。结果表明,调控硅铝原子微观空间分布是构筑耐酸性和亲水性兼优ZSM-5沸石膜的有效策略。在此基础上,研制出具有低Si/Al摩尔比同时膜层中硅铝原子空间分布均匀的ZSM-5沸石膜,得到了高性能ZSM-5沸石膜。在75℃下,渗透蒸发分离90 wt.% AcOH/H2O混合物的渗透通量为1.13 kg·m-2·h-1,相应的分离系数为∞,且具有良好的耐酸稳定性。(4)针对ZSM-5沸石膜渗透蒸发分离异丙醇／水混合物体系,系统考察了小晶种浓度、晶化时间、NaF/SiO2摩尔比及铝源等对ZSM-5沸石膜形貌、结构及其渗透蒸发异丙醇脱水分离性能的影响。优化制膜条件,在晶化时间为24 h, NaF/SiO2摩尔比为0.9,A12(SO4)3·18H2O为铝源下,制得了平整连续致密,Si/Al摩尔比低为10.3,膜层厚度仅为4.0μm的ZSM-5沸石膜,在75℃下渗透蒸发分离90 wt.% i-PrOH/H2O混合物的渗透通量为3.85 kg·m-2·h-1,分离系数高于10000。此外,该路线制备的ZSM-5沸石膜表现出相当高的重复性,且具有制膜成本低的优点,并对渗透蒸发分离90wt.%n-PrOH/H2O, n-BtOH/H2O和i-BtOH/H2O混合物均显示出高的渗透蒸发分离性能,为开发其潜在的工业化应用奠定基础。
董涛[9]2005年在《高纯相SAPO-5分子筛的微波合成及其表征》文中提出SAPO系列分子筛具有阳离子交换特性和微弱并可调的酸性,具有从六元环到十二元环很宽的孔道结构分布,因此可以作为分离的吸附剂、催化剂、催化剂载体以及离子交换剂等,因而得到了越来越广泛的关注。本文在总结前人工作的基础上,在微波幅射条件下系统考察了各种合成条件对SAPO-5合成的影响,并与传统水热合成法进行对比,结果表明传统水热合成条件下所制备的SAPO-5分子筛往往伴随SAPO-34杂晶的生成并难以消除,而微波幅射法能成功地合成高纯相SAPO-5分子筛,并采用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对所得分子筛进行了表征,同时也对两种合成条件下分子筛的结晶机理进行了探讨。 1、通过两种合成方法的对比,对影响SAPO-5合成的原料配比、晶化温度和时间、模板剂用量、原料铝硅比、pH值等工艺参数进行了系统地研究和优化,并讨论了SAPO-5的水热合成以及微波合成的条件差异,证明了微波幅射法合成SAPO-5分子筛的条件有别于传统水热合成法,但传统水热法合成SAPO-5分子筛的某些经验对微波幅射法具有一定的指导意义; 2、运用微波合成技术解决了合成SAPO-5分子筛时,其晶化过程中很容易伴生SAPO-34的问题,合成出了高纯度、高结晶度的SAPO-5分子筛。分析其原因发现,这是由于微波具有的均匀高效的“内加热”特性,能使反应体系在较短的时间内被均匀加热,促进了大量单一SAPO-5晶核的萌发,这也正是微波合成分子筛有别于传统水热法的一个优异性能; 3、试验结果表明在传统水热合成条件下,72h才能得到SAPO-5和SAPO-34的混晶,而采用微波幅射法在3h内就可得到高纯度的SAPO-5分子筛,这充分说明了微波条件更适合于纯相SAPO-5的快速合成; 4、晶化液的pH值对微波合成SAPO-5的影响结果表明,晶化液的pH=6.0为SAPO-5合成的适宜条件; 5、微波幅射条件下,硅铝比对SAPO-5分子筛产品组成及其形貌具有十分重要的影响; 6、晶化温度与晶化时间对微波合成SAPO-5分子筛的影响结果表明,二者都有一个“域值”,并非越大越好,当没有达到或超过此“域值”后,所得到的SAPO-5分子筛样品均不够理想。研究结果表明微波合成SAPO-5分子筛较理想的晶化温度和时间以150℃和180min为宜; 7、晶化液的水含量对SAPO-5分子筛合成的影响结果表明,当水含量过低时,
李刚[10]2009年在《SAPO-34及复合膜的制备、表征及其膜反应器性能研究》文中研究指明沸石膜具有与分子尺寸相近的孔道体系,能耐高温、化学及生物侵蚀,可在分子级别上进行物质分离,并在实现催化分离一体化及光电子、化学传感器等领域中显示了潜在的应用前景。SAPO-34(cHA型)沸石具有独特的孔道结构,孔径大小为0.38 nm,是一种性能优良的催化剂且在小分子气体分离中具有良好的分离性能,在催化和分离等过程中具有潜在的应用价值。基于SAPO-34沸石材料,合成出性能优良的SAPO34沸石膜及其复合膜,构建催化反应和分离一体化膜反应器,具有重要意义。本文系统地研究了合成条件对SAPO-34分子筛的影响,采用不同的合成手段调控合成了不同粒径大小的SAPO-34分子筛晶种。在多孔陶瓷管上合成了SAPO-34沸石膜和SAPO-34/炭复合膜,探讨了成膜条件对SAPO-34及复合膜的影响,并采用XRD、SEM、等手段进行了表征,研究了合成膜的气体渗透特性;开展了SAPO-34沸石膜和SAPO-34/炭复合膜在甲烷脱氢无氧芳构化反应中的应用工作,构建了SAPO-34沸石膜及SAPO-34/炭膜反应器,评价了膜反应器的反应性能,与固定床反应器进行了比较。(1)以四乙基氢氧化铵(TEAOH)为模板剂,分别考察了合成温度、合成时间、陈化时间、合成液中水含量对SAPO-34分子筛合成的影响;通过加入晶种、微波加热和预处理硅源有效地调控了分子筛的大小,制备得到的分子筛粒径分别为1μm、200 nm和400 nm,且分子筛的粒径分布均一,结晶度较高。(2)分别采用常规加热和微波加热在多孔陶瓷管上合成了SAPO-34沸石膜。在以N_2为吹扫气,温度为973 K且进料压和渗透压均为为0.1 MPa时,常规和微波加热合成的SAPO-34沸石膜对H_2/CH_4的理想选择性分别为27和45,H_2的渗透率分别为3.5×10~(-7)mol·Pa~(-1)·m~(-2)·s~(-1)和2.32×10~(-7) mol·Pa~(-1)·m~(-2)·s~(-1)。膜在温度为973 K下均具有良好的稳定性。(3)采用浸渍提拉法在多孔陶瓷管上制备了SAPO-34/炭复合膜。室温下,膜对H_2/CH_4的和CO_2/CH_4分离选择性分别为112和253。在以N_2为吹扫气,温度为973 K且进料压和渗透压均为0.1 MPa时,膜对H_2/CH_4的理想选择性为78,H_2的渗透率达到8.2×10~(-8) mol·Pa~(-1)·m~(-2)·s~(-1)。(4)构建了SAPO-34及SAPO-34/炭膜反应器,并进行了甲烷无氧芳构化反应。结果表明:反应温度为973 K,在SAPO-34沸石膜反应器和SAPO-34/炭膜反应器中,甲烷的转化率分别16.8%和17.2%,苯的收率分别为9.1%和9.3%,与传统的固定床反应器相比,甲烷的转化率分别提高了33.5%和41.6%,苯的收率分别提高了46.7%和51.8%。
参考文献：
[1]. 微波加热沸石分子筛特性的研究[D]. 解丽丽. 太原理工大学. 2002
[2]. 绿色合成沸石分子筛及多级孔材料[D]. 曾尚景. 吉林大学. 2016
[3]. 微波溶剂热条件下分子筛Silicalite-1的晶貌控制[D]. 陈晓欣. 吉林大学. 2008
[4]. 微波法对吸附分离二甲苯的分子筛改性条件研究[D]. 李华. 辽宁科技大学. 2008
[5]. 微波在沸石分子筛研究中的应用[J]. 范景新, 苏罡, 段林海, 张晓彤, 宋丽娟. 化工进展. 2005
[6]. 微波加热技术在无机材料研究中的应用[J]. 武兵, 林健. 新技术新工艺. 2004
[7]. ETS-4与LSX分子筛的制备及应用[D]. 景超. 太原理工大学. 2015
[8]. 无模板剂制备MOR和ZSM-5沸石膜及其渗透蒸发脱水应用研究[D]. 李良清. 大连理工大学. 2016
[9]. 高纯相SAPO-5分子筛的微波合成及其表征[D]. 董涛. 陕西师范大学. 2005
[10]. SAPO-34及复合膜的制备、表征及其膜反应器性能研究[D]. 李刚. 大连理工大学. 2009