1. 研究目的与意义
1756年人们第一次发现天然沸石到现在，各种沸石分子筛因其众多高效优异的性能，如分子筛分功能、离子交换性、吸附性和催化性等，从而在农业、化工、环境、医药以及新材料等众多领域有着广泛的现实应用。并且近年随着科技的发展，各个领域对分离技术的要求越来越高，由于分离物质的大小不同，稳定性高低不同等原因，蒸发浓缩、重结晶、过滤等较传统的分离技术存在缺陷。正因为如此，对沸石分子筛的结构、性能的开发与研究仍是人们关注研究的热点和重点。沸石是一种具有多孔道结构的晶体，具有耐高温、抗化学生物和机械强度高等特点，而沸石膜则是将沸石制成微米级的薄膜，它既有沸石的优点，又可以实现分子级别的分离，即根据分子大小的不同进行分离。所以具有高强度、高分离性的沸石膜是可应用于具有挑战性分离过程的最适宜的膜材料。沸石分子筛膜主要含有钠、铝、硅元素，是一种硅铝酸盐晶体， 沸石分子筛膜由于具有均一的孔道、高的热稳定性和化学稳定性，在膜分离领域应用较多。目前沸石分子筛的应用已遍及石油化工、环保、生物工程、食品工业、医药化工等领域[1]。随着国民经济各行业的发展，沸石分子筛的应用前景日益广阔。
NaY型沸石膜是八面沸石膜中的一种，其Si/Al通常大于1.5。其结构单元包含有β笼，β笼像金刚石中的碳原子一样排列，相邻的β笼之间通过六方柱连接，从而形成一个超笼结构和三维孔道体系，其孔道直径为0.74nm0.74nm。不同的结构导致不同种沸石具有不同的性质。Y型沸石分子筛具有很多优良的性能，如耐高温、耐腐蚀、耐微生物侵蚀等，且不会溶胀，易清洗和再生，是近十多年发展起来的一种新型无机膜材料。且基于NaY型沸石膜骨架中的Si/Al比及孔道结构，其多被用于有机物脱水和有机混合物的渗透蒸发分离领域。制备Y型沸石膜主要的载体管是α-Al2O3多孔陶瓷管、莫来石载体管以及多空不锈钢等[8]。Y型沸石的制作方法主要有水热合成法、二次生长法、微波合成法和气相晶化法等。Kuroda等人采用Al2O3、SiO2、Na2O、H2O等作为原料，在多孔α-Al2O3陶瓷管上合成了Y型沸石膜，由于Na离子处在晶格的中心位上，所以它对极性分子有较强的亲和力。Kita等人采用二次生长法，在多孔陶瓷管上合成了具有醇分离性能的Y型沸石膜，可以分离醇/苯、环己烷/醇等，分离因数都要大于1000。Du等人将制作成的沸石膜用来分离同样物质的量的CO2/N2混合气体，研究了流速和温度对通量和分离因子的影响。Withe等人利用微米级的晶种成功合成了超薄的Y型沸石膜。此外，Y型沸石膜已经用于工业生产，Y型沸石膜由于有更大的孔径，理论上应该比A型沸石膜具有更好的渗透性能。在工业化方面日本已经可以在80厘米长的载体上大批量的制造沸石膜，用来分离乙醇和水。这些研究成果都推进了Y型沸石膜工业化的进程。
2. 研究内容与预期目标
NaY型沸石膜骨架中的Si/Al比及其孔道结构，其多被应用于有机物脱水和有机混合物的渗透蒸发分离领域。本实验采用硅烷辅助的反渗透法，在大孔管状α-Al2O3载体上制备高致密性的NaY型沸石膜，其具体研究内容和预期目标如下：
采用水热合成法制备Y型沸石晶种，将合成液常温下陈化搅拌18h，100摄氏度的烘箱下晶化5h，制得的Y型沸石分子筛采用XRD及SEM技术对其纯度、结晶度及大小、形貌进行表征，考察不同合成条件对合成NaY型沸石晶种的影响，寻找与载体管相匹配的晶种颗粒的最优的合成条件；
在大孔α-Al2O3载体上表面吸附一层3-氨丙基三甲氧基硅烷，使其作为偶联剂连接晶种层和载体，随后采用提拉法在α-Al2O3载体上制备薄且均匀连续的晶种层；寻找获得最优晶种层的制备工艺；
3. 研究方法与步骤
本课题主要以制备高渗透的Y型沸石分子筛膜为目标，优化Y型沸石分子筛膜成型条件，探究Y型沸石分子筛膜的渗透性能，其主要工作内容如下：
（1）Y型沸石分子筛的制备
初步选择以12.8SiO2：Al2O3：17Na2O：975H2O的摩尔配比来合成Y型沸石分子筛。
4. 参考文献
[1] Huang A, Liang F, Steinbach F, et al. Preparation and separation properties of LTA membranes by using 3-aminopropyltriethoxysilane as covalent linker[J], J. Membr. Sci. , 2010, 350: 5–9.
[2] Huang A, Wang N, Caro J, Seeding-free synthesis of dense zeolite FAU membranes on 3-aminopropyltriethoxysilane-functionalized alumina supports[J], J. Membr. Sci., 2012, 389:272-279.
[3] Galeano Y M, Cornaglial, Tarditi A M. NaA zeolite membranes synthesized on top of APTES-modified porous stainless steel substrates[J]. J. Membr. Sci., 2016, 512: 93-103.
5. 工作计划
（1）2022.3.02-2022.3.15
查阅文献，了解实验内容，通过计算确定合成原料、合成方法，筹备实验药品和实验装置，并完成外文文献翻译及开题报告；
（2）2022.3.16-2022.5.15
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
