沸石分子篩膜材料具有獨(dú)特而均勻的孔結(jié)構(gòu)和可調(diào)節(jié)的表面性能,能夠凸顯出較高的分離選擇性和優(yōu)越性,目前該材料已成為膜科學(xué)和研究的前沿和熱點(diǎn)之一。
一、沸石分子篩膜分離原理
沸石分子篩膜的傳質(zhì)機(jī)理主要是表面擴(kuò)散和活化擴(kuò)散。表面擴(kuò)散包括吸附和擴(kuò)散過程,即第一分子從分離的相進(jìn)入沸石分子孔表面,吸附在表面和孔中,其中,吸附在表面和孔中的分子會從吸附點(diǎn)躍遷到分子表面,而材料中的空位或另一個(gè)吸附點(diǎn)解吸并擴(kuò)散到膜的滲透側(cè)上的滲透相中。主動擴(kuò)散是分子在膜材料表面上的吸附較弱,并且本體分子進(jìn)入孔后直接在孔中擴(kuò)散的過程。因此,沸石分子篩膜的分離選擇性會因?yàn)榉肿游胶蛿U(kuò)散的差異而不同。沸石膜材料的表面特性,孔結(jié)構(gòu)和分子特性(例如大小和極性)決定了膜的分離性能。
二、沸石膜材料的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
Chen等人在F離子體系下,研究發(fā)現(xiàn)了氟離子具有加速晶體生長和改變分子篩孔中離子相互作用的作用,從而快速合成高滲透性和高通量的T型沸石分子篩膜。/水系統(tǒng)中,水的通量和分離系數(shù)高達(dá)4.43kg/(m2·h)和8200。該路線大大縮短了合成時(shí)間,對T型沸石膜的工業(yè)化具有重要意義。
膜分離技術(shù)可以在反應(yīng)過程中,通過膜連續(xù)地從反應(yīng)區(qū)通過膜除去產(chǎn)物中的小分子,從而打破熱力學(xué)平衡極限并將平衡移向目標(biāo)產(chǎn)物,這可以大大提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率。其中,無機(jī)膜由于其耐高溫性,耐化學(xué)性和生物相容性而在高溫反應(yīng)和生化工業(yè)中具有重要的應(yīng)用前景。
簡而言之,要實(shí)現(xiàn)沸石膜品種的多樣化,應(yīng)開發(fā)其應(yīng)用的多元化發(fā)展,不斷革新生產(chǎn)設(shè)備,并促進(jìn)沸石膜在分離和分離催化領(lǐng)域的發(fā)展,從而有效解決能源,環(huán)境和資源利用問題,而這也是沸石膜發(fā)展的最終方向和目標(biāo)。