抽空涂晶法合成A型分子筛膜及渗透汽化性能研究(4)

分子筛膜

　　 8 膜　科　学　与　技　术第25卷　

察到相同的现象[12].他们发现,当原料液中乙醇浓度为95%时,A型分子筛膜有最大的选择分离系数,但他们没有解释为什么在此浓度下分离选择性最好.我们认为,这同样可以用吸附-扩散机理解释,如上所述,水分子迁移到分子筛膜表面是渗透汽化过程的决速步,随着原料液中异丙醇浓度的增加,水分子迁移到分子筛膜表面的速率减小,通过分子筛膜的水量减小.当原料液中异丙醇浓度低于95%时,异丙醇组分的渗透量减小比水组分显著,而导致选择分离系数增加;相反,

当异丙醇浓度高于

95%时

,异丙醇浓度对水分渗透量的影响比对异丙

醇渗透量的影响大,从而选择分离系数减小.从图5,6可见,采用抽空涂晶法合成的A型分子筛膜有很好的渗透选择性,温度为323K和343K,当异丙醇浓度为95%时,选择分离系数都超过10000,渗透量分别为1.27kg/(m2 h)和1.74kg/(m2 h).表2给出了各种方法合成的A型分子筛膜的异丙醇/

水渗透汽化性能比较.由表2可见,与其他方法合成的A型分子筛膜相比,采用抽空涂晶法合成的A型分子筛膜有很好的渗透选择性.

图5　323K时原料液中异丙醇浓度对A型

分子筛膜渗透汽化性能的影响

Fig.5　EffectoffeedcompositionofisopropanolonpervaporationoftheA-typezeolitemembraneat323K

图6　343K时原料液中异丙醇浓度对A型

分子筛膜渗透汽化性能的影响

Fig.6　EffectoffeedcompositionofisopropanolonpervaporationoftheA-typezeolitemembraneat343K

表2　A型分子筛膜的渗透汽化性能比较

Tab.2　ComparationofthepervaporationpropertiesoftheA-typezeolitemembrane

分子筛膜NaANaANaANaA

NaANaANaANaANaANaANaA

A/B混合物H2O/MeOHH2O/EtOHH2O/i-PrOHH2O/MeOHH2O/EtOHH2O/EtOHH2O/EtOHH2O/EtOHH2O/EtOHH2O/i-PrOHH2O/i-PrOH

温度/K323348343333

333333323323348323343

原料液A质量分数/%渗透量/(kg m-2 h-1)

5.50.235.11.1100.50～1000.15～2

0～1008510.0910.0955

0.05～20.30.3350.7722.081.271.74

α分离系数(A/B)

2500160004500500～5000500～500010006904600042000>10000>10000

参考文献

[12][12][13][14]

[14][16][17][18][18]

本论文本论文

　　图7为异丙醇浓度为95%时,温度对A型分子筛膜渗透汽化性能影响,由图可以看出,温度对A型分子筛膜的渗透汽化性能有重要的影响.随着温度升高,膜的渗透量急剧增加,但温度升高到343K后,增加的趋势越来越小.A型分子筛膜的选择分离系数随着温度升高而降低,特别在343K以上,分离选择性能显著降低;但即使在373K时,该膜对异丙

醇/水也有很高的选择性.随着温度的升高,原料液中各组分运动加剧,使得各组分迁移到分子筛膜表面的速率增大,因而渗透量急剧增加.A型分子筛膜的渗透量与温度的关系可用Arrhenius公式表示:

(1)J=Aexp(-E/RT)式中,A为常数;E为渗透表观活化能;T为绝对温

度,R为气体常数.在渗透汽化中,水的表观活化能