ZSM-5沸石分子筛膜的制备及脱盐性能研究

• 作者: 李子祎 潘恩泽 王佳轩 鲁金明 杨建华
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: ZSM-5沸石分子筛膜 海水淡化 渗透蒸发 二次生长法 膜
• 年，卷（期）: 2021,（10）
• 所属期刊栏目: 分离工程
• 页码范围: 5247-5256
• 页数: 9页
• 分类号: TQ028.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20210527

摘要

淡水资源日益短缺，发展膜法海水淡化技术是满足世界淡水供应需求的重要途径，但是寻找合适的膜材料依然是人类面临的挑战。ZSM-5沸石分子筛膜(简称沸石膜)具有规则的孔道结构、合适的孔径尺寸(0.51~0.56nm)以及可调变的硅铝比，在有机物脱水分离应用中展示了优异的选择性及良好的渗透性和稳定性。基于其孔径尺寸介于水分子和盐离子之间，其在海水淡化脱盐领域也具有应用潜力。在大孔α-Al2O3载体上采用二次生长法制备了ZSM-5沸石膜，考察了晶化时间与合成液的硅铝比对ZSM-5沸石膜成膜和渗透蒸发脱盐性能的影响，并采用XRD、SEM、EDS与水接触角表征了合成膜的相结构与结晶度、骨架组成表面特性等膜的结构性质。结果表明：通过二次水热法采用合成液摩尔配比为n(Al2O3)∶n(SiO2)∶n(Na2O)∶n(NaF)∶n(H2O)=0.05∶1∶0.21∶1.01∶55的合成液在175℃下晶化48h为最佳的合成条件，制备了Si/Al比为10、接触角为17.5°的亲水纯相致密ZSM-5沸石膜，并在75℃下对3.5%(质量)的NaCl水溶液进行了渗透蒸发测试，水的通量和盐离子截留率达到8.35kg·m−2·h−1和99.99%，且性能在60h的时间依存性测试后依然稳定，表现出了很高的海水淡化工业应用潜力。