论文部分内容阅读
由于石油资源供给的不确定性,各发达经济体均希望在本土生产可再生能源作为能源替代品,以实现经济社会的长期可持续发展[1].在世界范围内,目前正在开发和利用的替代能源包括光伏、风能、生物柴油和生物乙醇等.生物乙醇可部分替代汽油,方便使用,是一种有前途的替代能源.与粮食发酵生产乙醇相比,基于生物质转化制备乙醇的途径在全球范围内更具可持续性[2,3].近年来,世界各主要经济体均设定了自己的目标,以不断提高生物燃料在能源系统中的比例,减少温室气体排放量[4].从目前情况来看,从木质纤维素出发生产生物乙醇的成本主要包括将木质纤维素转化为可发酵糖所需生物酶的费用和从低浓度发酵液中分离纯化乙醇的能量消耗两个部分.显然,可通过应用基于膜的渗透汽化过程大幅降低乙醇分离成本[5].选择或提供高渗透通量、高选择性的分离膜可以进一步强化分离过程.我国淡水资源有限,分布极为不均,部分沿海发达地区淡水资源严重短缺,对国家整体的可持续发展构成威胁.海水利用是解决我国沿海地区水资源短缺的重要途径之一,是发展循环经济、建设资源节约型和环境友好型社会的必然选择.海水淡化与综合利用是解决我国淡水资源短缺的一条有效途径,而反渗透膜的研发与应用非常关键[6].采用二次生长法制备了Fe-MFI分子筛膜.首先在α-Al2O3载体表面制备b-轴取向晶种层,并通过二次生长获得1～3微米厚择优b-轴取向的Fe-MFI分子筛膜.近乎完全b-轴取向的晶种层可通过手工组装或Langmuir-Blodgett法得到,b-轴取向的Fe-MFI分子筛膜可以通过取向晶种层的诱导作用得到而无需使用中间层和四丙基氢氧化铵三聚体,既降低制膜成本又提高了重复性.此外,在随机取向晶种层上可以制备出6～8微米厚hOh-取向的Fe-MFI分子筛膜,制备过程可控,重复性高.提出了一种新的低温脱除分子筛模板剂方法.在低温条件下,通过模板剂的催化分解作用可有效脱除模板剂,从而保证模板剂脱除过程中Fe-MFI分子筛膜不形成新的缺陷.紫外拉曼光谱和BET分析结果表明,低温模板剂脱除十分有效.最后,在25～60℃范围内检测了两种择优取向Fe-MFI分子筛膜选择性透醇的渗透汽化性能、反渗透脱盐性能,针对5 wt％乙醇水溶液的总渗透通量和乙醇分离选择性分别在0.2～0.4kg/m2·s和90～500之间变化；水渗透通量在1.9 kg/m2·s的情况下,Na+和Ca2+脱除率在90％以上.