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介孔材料具有多种特殊的结构特征,例如:孔道结构高度有序,孔径尺寸可调控,热稳定性好,耐水解性以及很高的比表面积等优点,在多相催化、吸附、分离、生物材料等众多领域展示出光明的应用前景,近年来得到快速的发展。
在吸附分离过程中,使用具有微孔/介孔结构的多孔材料,能同时赋予材料择形分离和减小扩散阻力的双重功能性。本论文工作承接前期工作,合成了一种疏水微介孔材料,并考察了其醇/水和醇/醇体系的吸附分离性能。工作内容包括以下:
(1)本实验对TEOS和PMHS的质量比做了调整,以调变材料的醇水吸附分离能力,考察该材料在气相和液相条件下的醇水吸附分离性能,结果表明在气相条件下,当正硅酸乙酯的含量增加时,材料对乙醇和水的保留能力都有所增加,同时材料的孔径增大,比表面积降低,最终过大的孔径导致材料丧失了醇水气相吸附分离性能。在液相吸附实验过程中发现,当TEOS在材料中的比例较高时,水被选择性吸附在材料表面;TEOS含量适中时,该材料不具有醇水吸附选择性;只有当TEOS含量较少时,材料才具有乙醇吸附选择性,此外材料的粉末能黏附在水滴表面,通过气相和液相吸附实验可以证明,该材料具有相当可观的水吸附量,材料的表面结构缺陷也限制了其醇水吸附分离性能。
(2)在140℃的条件下,通过反相气相色谱(Inverse Gas Chromatography)考察了实验材料的醇/水和醇/醇分离特性。研究表明:对于醇/醇物系的吸附分离,该材料具有基团选择的特性,但是这种特性也限制了该材料在醇/醇近沸点物系中的应用性能,使该材料的醇水吸附分离度不高于精馏过程;对于醇/水体系,材料表面的甲基减少了水靠近材料表面的能力,使醇水吸附分离度进一步扩大。
(3)以乙醇/水共沸体系为探针模型体系,通过气相色谱实验和模拟移动床工艺考察了该疏水微介孔材料的应用性能,实验证明,该材料的醇/水分离最大分离量与乙醇的浓度和分离温度有关,而与气速无关,在80℃以上的分离条件下,该材料的最大醇水分离量不超过32μL/1000mg-吸附剂。