周志辉(NaA分子筛膜的合成及在渗透蒸发中的应用-)课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,NaA,分子筛膜的合成及在渗透蒸发中的应用,大连理工大学吸附与无机膜研究所,报 告 人：周志辉,指导教师：王金渠教授，博士生导师,NaA分子筛膜的合成及在渗透蒸发中的应用 大连理工大学吸附与,1,目 录,一、NaA 分子筛膜的介绍,二、NaA 分子筛膜的合成方法,三、NaA 分子筛膜在渗透蒸发中的应用,四、NaA 分子筛膜渗透蒸发过程经济分析,五、NaA 分子筛膜的制备和应用展望,目 录 一、NaA 分子筛膜的介绍,2,沸石分子筛膜是利用多孔材料作载体，在其表面合,成沸石分子筛，形成均匀的沸石分子筛薄膜；具,有耐高温、耐化学腐蚀、机械强度大、不易溶胀，,孔径分布均匀等优点。,NaA,分子筛是一种具有三维孔道结构的沸石，,孔口直径为,0.41nm,，,Si/Al,的摩尔比例为,1,.,一,、,NaA,分子筛（膜）的介绍,孔口,沸石分子筛膜是利用多孔材料作载体，在其表面合一、NaA,3,二、NaA 分子筛膜的合成方法,NaA,沸石膜最常用的合成方法有水热合成法、,微波合成法和蒸汽相转移法,水热合成法：包括原位水热合成法和二次合成法,原位水热合成法是将原料按一定的比例加入到反应,釜中，放入无晶种的载体，在一定的温度下合成。,缺点：1、合成时间长，,2、膜难以连续、致密,二、NaA 分子筛膜的合成方法 NaA 沸石膜最常用的合,4,二次合成法,二次合成法是先在支撑体表面预涂沸石分子筛晶,种层，再置于按一定比例配制的合液中，在一定,温度下水热合成成膜。,优点：,1、,合成时间短；,2,、能够控制膜层厚度；,3,、膜致密、连续。,二次合成法 二次合成法是先在支撑体表面预涂沸石分子筛晶,5,2.5 cm,自组装在载体表面上引入单层晶种,Adv.Mater.,2000,12:1114-1117,Science,2003,300:456-460,2.5 cm 自组装在载体表面上引入单层晶种 Adv.,6,提拉方法引入晶种,载体在一定浓度的,分子筛悬浮液浸渍设定的时间，,后按一定的提拉速度拉出，再晾干，待用。,Chem.Commun,.,1997,1193-1194,提拉方法引入晶种 载体在一定浓度的 分子筛悬浮液浸渍设,7,电泳方法引入晶种,Multi-channel plate,Power supply,Zeolite suspension,Platinum,anode,引入晶种方法除了上面介绍的，还有真空法、,静电吸引法、打磨法,电泳方法引入晶种 Multi-channel pl,8,微波合成法,Adv.Mater.,2000,12:195-198,微波合成法 Adv.Mater.,2000,12:1,9,三、NaA 分子筛膜在渗透蒸发中的应用,渗透蒸发的原理,三、NaA 分子筛膜在渗透蒸发中的应用 渗透蒸发的原理,10,在乙醇脱水中的应用,Sep.Purif.Techn.,2001,25:251-260,在乙醇脱水中的应用 Sep.Purif.Techn.,11,在异丙醇脱水中的应用,异丙醇是高精机器和电子产品的清洁剂,，也是,合成药品的溶剂,膜面积,0.72 m,2,，,393 K,下每小时可处理,10 L 88.6%,(,质量分数,),的水,/,异丙醇混合物,产物含水量低于,0.5%,Sep.Purif.Techn.,2003,32:191-198,在异丙醇脱水中的应用 异丙醇是高精机器和电子产品的清,12,在其他有机物脱水中的应用,Feed solution(A/B,wt.%of A),Temp(,C,),Q(kg/(m,2,h),(W/E),Water/methanol(10),50,0.57,2 100,Water/acetone(10),50,0.91,5 600,Water/dioxane(10),60,1.87,9 300,Water/UDMH(95),100,3.95,52 000,UDMH:1,1-,二甲基联肼,(1-1-dimethylhydrazine),在其他有机物脱水中的应用 Feed solution(A,13,在脱水反应中的应用,NaA,分子筛膜可以使反应生成的水及时的排出，,进而打破反应的热力学平衡，使反应不断的往,目标产物方向进行,J.Membr.Sci.,2002,199:117-123,在脱水反应中的应用 NaA分子筛膜可以使反应生成,14,四、NaA 分子筛膜渗透蒸发过程经济分析,Membrane,Mean water flux(kg/m,2,h),Required membrane surface area(m,2,),Membrane life time(year),module cost(/m,2,),Annual cost,(/per year),PVA module,1,100,1,1 500,150 000,NaA module,2,50,2,3 000,75 000,100 kg/h water flux,:,欧元,Chem.Eng.Proc.,2003,42:23-28,四、NaA 分子筛膜渗透蒸发过程经济分析Mean water,15,NaA,分子筛膜对于分离水含量不是很高的组分,(,水含量小于,20%),时，经济效应才比较显著，如果,对于被分离的组分水含量比较高时，可以将蒸馏和,渗透蒸发结合起来，这样比较节能。,渗透蒸发工艺条件适用范围,Ind.Eng.Chem.Res.,2004,43:5248-5259,NaA分子筛膜对于分离水含量不是很高的组分 渗,16,不同的脱水操作过程总成本的比较,D-PV,(Polymer),D-PV,(Ceramic),D-PV-D,(Polymer),D-PV-D,(Ceramic),Azeotropic,distillation,Operation costs(/t product),17.25,17.25,17.25,17.25,17.25,Investment costs(/t product),42.16,42.16,42.16,42.16,42.16,Maintenance costs(/t product),12.45,12.45,12.45,12.45,12.45,Total(/t product),71.86,71.86,71.86,71.86,71.86,D:,蒸馏操作过程；,D-PV:,先进行蒸馏，后再渗透蒸发；,DPVD:,先进行蒸,馏，后渗透蒸发，最后再进行蒸馏；,欧元,Sep.Purif.Techn.,2004,37:33-49,不同的脱水操作过程总成本的比较 D-PVD-PVD-PV,17,五、,NaA,分子筛膜的制备和应用展望,（1）,渗透蒸发要与其它分离过程结合起来，拓展,渗透蒸发分离过程的应用范围，可降低有机物的生,产成本，同时达到节能的目的；,（2）,NaA,分子筛膜耐酸性比较差，影响其在酯化,反应等低,pH,值溶液中的应用，应该通过改性,NaA,分子筛膜的表面，提高其耐酸性能；,五、NaA 分子筛膜的制备和应用展望（1）渗透蒸发要与其它,18,（3）,提高膜的渗透通量，制备,薄的无缺陷的膜；,（4）,在载体内表面制备高渗透通量和高分离,数的NaA 分子筛膜；,（5）,拓展NaA 分子筛膜的应用范围。,（3）提高膜的渗透通量，制备薄的无缺陷的膜；,19,谢 谢 大 家,谢 谢 大 家,20,