年IE|第28卷第1期南京工业大学学报Vo」28No.120061JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJan.2006MFI型分子筛膜中晶体间隙的在线修补及其二甲苯分离性能硏究顾学红,董军航（美国新墨西哥州工学院化学工程系，新墨西哥州87801）摘要：为了提高MFI分子筛膜的二甲苯分离性能，采用水热合成法制备了管式MFI型分子筛膜,并通过1,3,5_三异丙基苯（TIPB）碳化沉积方法对分子筛膜中的晶体间隙在分离操作过程中进行了在线修补。通过修补，分子筛膜在375~400下的对、邻二甲苯分离系数从5左右增加到30,表明膜层中的无选择性的晶体间隙被大幅度减少。关键词：MFI;分子筛膜;二甲苯;分离;修饰1中图分类号：TQ0288文献标识码:A文章编号1671-7643（2006）01-0001-04近年来，分子筛膜的研究受到了广泛的关注〔-2】。分子筛膜具有规则的孔道结构，可用來分离很多气体或液体混合物。分子筛膜通常合成在多孔支掠体上，如不锈钢和氧化铝多孔管等。目询文献中，分了筛膜多分为屮小孔结构，如NaA型（孔径为4110iom）,MFI型（孔径为5.510）和NaY型（孔径为7.410-lom）,孔径与大部分化工过程中的有机分子尺寸相当。MFI空分子筛化学与热稳定性高且易于成膜，因此文献中有人量关于其合成及应用于轻组分气体、醇水以及芳香忌分离的报道。对二甲苯是聚酯和化纤工业的重要原材料，ill于邻、间、对二甲苯异构体热力学性质极为相近,口前工业上对该混合体系的分离通常采用冷冻结品或分子筛吸附等间歇操作方法，因此操作成本高、能量消耗大。采用MFI分了筛膜进行二甲苯分离是一种具有工业应用前景的新技术。该法利用对二甲苯与邻、间二甲苯间的分子动力学半径差别，通过分了筛孔道进行筛分。由于对二甲苯分了动力学半径（5.810-）更接近于MFI分子筛孔径，其进入和扩散通过分子筛孔道的能力明显高于邻、间二甲苯（分子动力学半径6.810-iom）oLai等人心在低分压进料条件下，采用b向生长的MFI分了筛膜1谯以此文悼念恩师时钧先牛收稿日期：2005-10-15基金项目：美国能源部（OIT和NETL）垄金资助取得了相当高的对二甲苯的分离选择性。然而，受膜质量的彫响（主要由于膜的缺陷和分子筛晶间孔道），二甲苯的分离效率通常不令人满意，特别是在高的进料分压条件下［4•刀。这是因为，MFI膜晶格结构在芳香类分子高吸附水平下的变形降低了筛分效率以及二甲苯混合物通过无选择性的品体间空隙,影响了膜的分离效果。因此，除操作条件的控制（即保持低吸附水平）外，分子筛膜中无选择性空隙的修补对提高对二甲苯分离系数具有关键作用。Xomeritakis等人【®采用二氧化硅溶胶填补MFI膜在高温焙烧过程中所形成的缺陷，使膜的分离选择性得到了明显的提高。Yan等人【9】将膜在1,3,5三异丙基苯（TIPB）中浸渍24h后，并于500下灼烧2h以焦化TIPBo由于TIPB分子动力学半径为8410-iom,远大于MFI分子筛孔径，他们的研究显示，TIPB焦化填充了晶体间空隙，但不对分了筛孔产牛填充。经过修饰，膜対正丁烷和界丁烷的理想分离选择性提高了5~11倍。然而，这些修饰方法需要脱机状态下的额外操作，使成本大为增加,并11修补有效性的监测也不方便。本文提出一种新的在线膜修饰法：在进料屮加入少蜃的TIPB,在画温分离操作过程中利用其在非分子筛孔道中的碳化沉作者简介:顾学红（1976-）,男，江苏兴化人，博士，主要研究方向为膜分离技术和催化反应研究;董军航（联系人），副教授，Emaidjhdong@nmt.edu2南京工业大学学报第28卷积，原位修补膜缺陷和晶体间空隙，捉高膜的分离性能。该方法操作简便，能自动修补缺陷并在线检测修饰结果。1实验部分11膜制备与表征管式MFI分子筛膜采川原位水热晶化法制得,撑体为02m_A1203多孔膜（美国Pall公司，管长8cm,内径7mm,外径10mm）,两端采用釉密封。水热合成溶液的制备:80下，在35mL的TPAOH（lmol/L,美国AIdrich公司）中溶解049gNaOH（9999%,美国AIdrich公司）和7g无定型SiO2（99.98%,美国AIdrich公司），并陈化4h。水热晶化前，合成溶液经过20~30m孔径的滤纸过滤处理。合成釜筒体内径2cm,长105cm,合成过程中釜体水平放置以3r/min的速度旋转。膜管在180下水热合成20h,经清洗、T燥后，在450下锻烧8h,升降温速率控制在03/min...