双功能改性的T型分子筛膜用于有机溶剂脱水
Difunctional Effects of Organo-Modified T-Type Zeolite Membranes for Dewatering from Organic Solution
作者单位E-mail
崔学 江西师范大学先进材料研究院, 分子筛膜材料国家地方联合工程实验室, 化学化工学院, 南昌 330022  
张瑜平 江西师范大学先进材料研究院, 分子筛膜材料国家地方联合工程实验室, 化学化工学院, 南昌 330022  
桂田 江西师范大学先进材料研究院, 分子筛膜材料国家地方联合工程实验室, 化学化工学院, 南昌 330022  
何明亮 江西师范大学先进材料研究院, 分子筛膜材料国家地方联合工程实验室, 化学化工学院, 南昌 330022  
张飞 江西师范大学先进材料研究院, 分子筛膜材料国家地方联合工程实验室, 化学化工学院, 南昌 330022 fzhang@jxnu.edu.cn 
胡娜 江西师范大学先进材料研究院, 分子筛膜材料国家地方联合工程实验室, 化学化工学院, 南昌 330022  
李玉琴 江西师范大学先进材料研究院, 分子筛膜材料国家地方联合工程实验室, 化学化工学院, 南昌 330022  
陈祥树 江西师范大学先进材料研究院, 分子筛膜材料国家地方联合工程实验室, 化学化工学院, 南昌 330022 cxs66cn@jxnu.edu.cn 
摘要: 将3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)引入到T型分子筛膜表面,用以修饰多晶膜合成过程中产生的缺陷。X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和FT-IR等方法的表征结果显示,APTES通过“键合”的形式被成功地修饰到膜表面上。APTES层起到2个作用:一是提高膜的亲水性;二是减少膜层的缺陷。将修饰后的膜应用在348 K、90%的异丙醇水溶液的脱水时,该膜表现出比较高的分离因子和通量。该方法重复性良好,5个修饰后的膜样品的选择性平均增加了大约8倍(从359±23增加到2 934±183),而渗透通量仅仅从(3.52±0.10) kg·m-2·h-1降低到(3.06±0.14) kg·m-2·h-1(减少13.07%)。在363 K下,修饰的膜经过100 h的连续测试,膜渗透测得的水含量均可达到99.50%以上,表明修饰后的膜性能较稳定。
关键词: T型分子筛膜  3-氨丙基三乙氧基硅烷  亲水性  缺陷
基金项目: 国家自然科学基金(No.21766010,21868013,21968009)、国家“863”项目(No.2009AA034801,2012AA03A609)和江西省自然科学基金(No.20202ACBL213010,20192ACB80003)资助。
Abstract: 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) was introduced to modify the surface of T-type zeolite membranes. Characterizations, such as X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and FT-IR, demonstrated that APTES was successfully modified on the membrane surface by chemical bonding. The modified APTES plays two roles:one is to improve the membrane hydrophilicity and the other is to reduce the defects of membrane layer. The modified membranes showed a high separation factor and water flux for the dewatering of a 90% isopropyl alcohol solution at 348 K. This method showed good reproducibility, and five modified membranes demonstrated an increased separation factor by about 8 times (from 359±23 to 2 934±183), and a slightly decreased total flux from (3.52±0.10) kg·m-2·h-1 to (3.06±0.14) kg·m-2·h-1 (a decrease of 13.07%). At 363 K, during 100 h of continuous testing, the modified membrane was very stable, and the permeation side retained a high-water content above 99.50% with a feed solution of 90% isopropyl alcohol.
Keywords: T-type zeolite membrane  3-aminopropyltriethoxysilane  hydrophilic  defects
投稿时间:2021-03-27 修订日期:2021-08-31
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崔学,张瑜平,桂田,何明亮,张飞,胡娜,李玉琴,陈祥树.双功能改性的T型分子筛膜用于有机溶剂脱水[J].无机化学学报,2021,37(11):2068-2078.
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