无机渗透汽化膜_渗透汽化_智宏思博环保科技 查看详细内容
中科院大连化物所杨维慎研究员带领科研团队在分子筛膜合成研究中取得新进展,利用自行开发的电化学离子热合成方法,原位合成出了具有优异防腐蚀性能的高度面内取向和无缺陷的分子筛膜。相关结果以通讯形式在线发表在《德国应用化学》上。
分子筛膜已广泛应用于分离、催化和功能涂层等领域,然而这些应用都对膜的取向和缺陷有着很高的要求。在分子筛膜合成领域中,较l大的难题是如何采用简单的方法合成出高度取向和无缺陷的膜,这是它大规模应用的关键所在。目前制备分子筛膜的方法主要有原位结晶法和晶种法。原位结晶法的优势在于其简单,然而通常得到的是无取向且有大量缺陷的低性能膜。晶种法则将晶体成核过程和膜生长步骤分开来,通过多步精l确控制晶种的微结构或者其在基底上的预修饰,来获得高度取向和无缺陷的分子筛膜,但是其步骤繁琐,不利于工业放大。
针对上述问题,该研究团队利用外加电场可控的特点,结合离子液体电化学窗口宽、蒸气压低和热力学稳定性高的特性,成功开发出了原位电化学离子热合成方法。以金属铝电极作为基底,通过电化学手段活化基底表面而加速其与磷酸反应来提供铝源,同时利用带负电荷的基底来静电吸附作为模板剂的离子液体阳离子,在敞口条件下一步合成出高度面内取向的AlPO4-11分子筛膜。实验证实,这种电化学合成机理确保了所合成分子筛膜的无缺陷性。直流较化曲线测试进一步表明,该面内取向分子筛膜没有缺陷并具有优异的防腐蚀性能。该方法简单、可控、易放大,未来有工业化的可能。
渗透汽化技术较主要的工业化应用, 也是科研中感兴趣的领域,渗透汽化,但还有一系列需进一步解决的问题, 主要是:GFT膜虽已工业化应用,无机渗透汽化膜, 现已有几种牌号, 其分离选择性好, 而渗透通量还需进一步提高,其它类型的膜也在不断开发, 从而提高其分离性能, 减少过程所需膜面积, 降低其组件的造价, 如等离子体膜, 渗透通量提高2倍-3倍;渗透汽化过程的传热, 传质问题, 在板框式组件中有所揭示, 在组件设计和针对新的膜性能, 还要进一步改善。现有的不锈钢板框式组件虽耐酸、耐碱、耐温、耐压,渗透汽化, 但造价太贵。若用中空纤维或卷式组件, 造价将减少, 但也有不少困难如封接、汽化空间等问题, 需进一步研究。渗透汽化用于水中脱除有l机杂质在工业规模作了一定的研究, 其应用和过程开发为一*的科研领域, 主要应用于污染的控制,有l机溶剂回收和杂质含量的降低, 在食品、香料工业、废水中回收色香味也是可行的。当前所用的膜对疏水性有l机溶剂有相当高的选择性, 但对亲水性的甲醇、乙醇、甲酸、乙酸等还不够适宜,分子筛渗透汽化膜, 急需开发这类选择性好的膜。能分离有l机溶剂混合物是可以节能较显著, 应用较广的领域, 特别是恒沸, 近沸体系的分离。要研究开发适用的膜和组件外, 还需研究其与精馏等体系的集成过程的优化设计和优化操作。这类分离过程的工业化, 只要有一、二个体系小规模的成功, 就可进一步拓宽到经济性显著的领域, 前景可观。
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