沸石分子篩膜材料具有獨特而均勻的孔結構和可調節的表面性能,能夠凸顯出較高的分離選擇性和優越性,目前該材料已成為膜科學和研究的前沿和熱點之一。

一、沸石分子篩膜分離原理

沸石分子篩膜的傳質機理主要是表面擴散和活化擴散。表面擴散包括吸附和擴散過程,即第一分子從分離的相進入沸石分子孔表面,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躍遷到分子表面,而材料中的空位或另一個吸附點解吸并擴散到膜的滲透側上的滲透相中。主動擴散是分子在膜材料表面上的吸附較弱,并且本體分子進入孔后直接在孔中擴散的過程。因此,沸石分子篩膜的分離選擇性會因為分子吸附和擴散的差異而不同。沸石膜材料的表面特性,孔結構和分子特性(例如大小和極性)決定了膜的分離性能。

二、沸石膜材料的設計與應用

Chen等人在F離子體系下,研究發現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。/水系統中,水的通量和分離系數高達4.43kg/(m2·h)和8200。該路線大大縮短了合成時間,對T型沸石膜的工業化具有重要意義。

膜分離技術可以在反應過程中,通過膜連續地從反應區通過膜除去產物中的小分子,從而打破熱力學平衡極限并將平衡移向目標產物,這可以大大提高目標產物的產率。其中,無機膜由于其耐高溫性,耐化學性和生物相容性而在高溫反應和生化工業中具有重要的應用前景。

簡而言之,要實現沸石膜品種的多樣化,應開發其應用的多元化發展,不斷革新生產設備,并促進沸石膜在分離和分離催化領域的發展,從而有效解決能源,環境和資源利用問題,而這也是沸石膜發展的最終方向和目標。