[01418534]基于不锈钢管状支撑体高通量亲水性分子筛膜制备研究

在很多领域中需要分离精制出各式各样的高纯度产品,现代社会迫切要求此工业技术能够达到低能耗、对环境友好,目前,膜分离过程因其可以实现一次性分离产品的目的,且设备简单,操作容易,无污染、低能耗等优点,被视为一项具有极大应用前景的高新科学技术。 作为一种分离技术,渗透汽化分离在化工生产中有特殊的地位—它是唯一一种主要用于提纯化学品的膜过程。渗透汽化正在逐步地取代别的技术在溶剂脱水方面的应用。现在,当第三组分必须加入而改变平衡时,分离的首选是渗透汽化。渗透汽化技术的关键是分子筛膜的制备。 分子筛膜作为微孔无机膜中的一种,是近十年发展起来的一种新型无机膜,因其具有良好的整体性,能够达到高通量、高选择性、耐热、耐溶剂的要求,比有机膜有着更好的分离性能,因而倍受人们的重视,成为膜领域发展最为迅速、也是最有发展前景的品种之一。1993年,日本山口大学率先在NaA型分子筛透水膜渗透汽化分离水/有机物体系的研究中取得突破,然后与日本公司合作,于2000年实现了工业化。这是世界第一个商品化的用于小分子尺寸混合物分离的无机膜。 本项目面对国家燃料乙醇工业的重大需求,以产业化为目标,提出面向该应用过程的分子筛膜材料及分子筛膜支撑材料设计与制备的新思路,通过对膜的功能与膜材料微结构和制膜控制参数关系的定量研究,开发出世界顶尖水平的与燃料乙醇生产相匹配的无机渗透汽化膜材料,实现跨越式发展,促进我国无机渗透汽化膜这一重要高技术产业的形成与技术水平的提高,提高我国渗透汽化膜产品的国际市场竞争力。 本项目将致力于采用无机渗透汽化膜技术改造传统产业的研究,提出以无机膜渗透汽化法取代传统的共沸精馏法、萃取精馏法制备无水乙醇的新工艺。研制高效、环保、节能的分离新材料—分子筛膜及探索其设计与制备方法,制备出具有世界先进水平的面向燃料乙醇产相匹配的NaA型分子筛膜。形成用渗透汽化进行完整的从生物质发酵到无水乙醇产出的实验室流程。本项目将渗透汽化膜这一新材料用于燃料乙醇制备的技术改造,推动行业的科技进步和综合效益的提高。 本项目以工业级偏硅酸钠、氢氧化铝和烧碱为原料,采用基于管状多孔不锈钢支撑体的表面修饰技术和高温密闭合成技术,制备出用于高浓度乙醇脱水的高通量透水性分子筛膜,不锈钢支撑体可多次重复使用,解决了透水性分子筛膜在应用过程中通量低、性能不稳定和成本高等关键技术问题,设计出高填装密度工业规格膜组件,并建立了具有自主知识产权的乙醇膜脱水中试示范装置,制备方法具有创新性。