ZSM-5型沸石膜的制备及表征开题报告

1. 研究目的与意义

膜在我们现实生活中起着非常重要的作用。目前膜已经在我们的生活中有着广泛的应用，如食品、饮料、造纸、制药、汽车、化工、环保等领域，而且，随着膜技术的不断发展，应用领域必将日益增加。

膜分离技术即是以材料学为基础，以天然或人工合成的特殊的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、浓缩、提纯及净化的方法。膜分离技术中的分离膜可以看作是把两相分开的一薄层物质，称为薄膜，简称膜。膜可以足具有渗透性的，也可是具有半渗透性的，但不能是完全不透过性的。膜可以存于两流体之间，也可以附着于支撑体或载体的微孔隙上，膜的厚度应比表面积小得多。

膜分离法可用于液相与气相，对液相分离，可以用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其它微粒的水溶液体系等。目前常见的几种膜分离法主要有：微滤、超滤、反渗透、电渗析、渗透蒸发、液膜分离等。

2. 研究内容和预期目标

zsm-5型沸石膜是一种具有三维孔道体系的多孔的沸石分子筛膜，其孔道直径为0.540.56nm和0.510.55nm。其主要成分是si元素和al元素，并且其si与al的摩尔比可调，从而可调节其亲水性能。本实验研究采用四丙基氢氧化铵(tpaoh)或正丁胺为模板剂，在管状的α-al2o3载体上合成zsm-5型沸石膜，并测试其气体渗透性能，研究实验条件对合成沸石膜的影响，旨在得到高质量的分离材料。

其具体研究内容如下：

（1）制备zsm-5型沸石晶种，研究合成液组成、陈化时间、晶化时间和温度等条件对晶种的纯度及形貌的影响，并且采用xrd及sem技术对其纯度和大小形貌进行表征，寻找与载体管相匹配的晶种颗粒的最优的合成条件；

3. 研究的方法与步骤

本实验研究采用四丙基氢氧化铵(tpaoh)或正丁胺为模板剂，系统研究水热法合成zsm-5分子筛膜过程中的一些重要因素（晶化液组成中的成份、搅拌陈化和晶化的时间及温度、晶种引入方式），采用正交试验法，在管状的α-al2o3陶瓷管载体上合成zsm-5型分子筛膜；并测试其气体渗透性能，对影响zsm-5分子筛的合成条件进行了较详细深入的研究：考察晶化液的搅拌时间、陈化时间、晶化温度、晶化时间、晶化液的组成等，探究合成纳米zsm-5分子的优化条件。

（1）晶种的合成

以正硅酸乙酯、硫酸铝、氢氧化钠、正丁胺和去离子水为原料，按照溶液摩尔组成为na20:sio2:a1203:nba:h20=25:100:1:50:10000配制溶胶，搅拌24h，在175℃下水热晶化一段时间（24-36h），用去离子水漂洗至中性，烘干。改变合成液组成、晶化时间等条件，研究这些合成条件对晶种的纯度及形貌的影响，并用xrd及sem技术对其进行表征，并确定与载体管相匹配的晶种颗粒的最优的合成条件。用xrd可验证其符合zsm-5分子筛粉末的标准谱图，可以作为zsm-5晶种。

4. 参考文献

[1]成岳，zsm-5分子筛膜的合成与性能研究[d]，南京：南京理工大学，2005

[2]秦启飞，孙江波，崔淼等，zsm-5分子筛膜的一次水热法合成及工艺探索[j]，材料导报，2010，24(15)：64－66

[3]鲁金明，栗艳玲，王金渠等，调控晶粒尺寸合成高渗透zsm-5沸石膜[j]，膜科学与技术，2005，25(1)：1－4

5. 计划与进度安排

1.2022-3-16～2022-3-26查阅文献，了解论文的研究内容，确定合成原料、合成方法，筹备实验药品和装置，并完成外文翻译

2.2022-3-27～2022-5-23制备zsm-5型沸石膜，并采用sem和气体渗透测量进行表征，确定最佳的合成条件

3.2022-5-24～2022-6-07撰写论文，提交指导教师审阅，论文查重，修改论文