Un cristallo di semi di BEA è stato caricato su un poroso supporto di z-Al2O3 con il metodo di rivestimento a tuffo e idrotermalmente coltivato senza l'utilizzo di un agente di guida della struttura organica. Il metodo di crescita secondario è stata preparata con successo una membrana di zeolite di tipo BEA con pochissimi difetti.
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Articolo metodologico
Sintesi senza agenti che disorienta la struttura organica per la membrana zeolite di tipo
In questo articolo
Sommario
Abstract
La separazione delle membrane ha attirato l'attenzione come un nuovo processo di separazione per il risparmio energetico. Le membrane zeolite hanno un grande potenziale di separazione degli idrocarburi nei campi petroliferi e petrolchimici a causa della loro elevata resistenza termica, chimica e meccanica. Una zeolite di tipo BEA è un materiale di membrana interessante a causa delle sue grandi dimensioni dei pori e dell'ampia gamma Si/Al. Questo manoscritto presenta un protocollo per la preparazione della membrana di BEA con un metodo di crescita secondario che non utilizza un agente organico di distribuzione della struttura (OSDA). Il protocollo di preparazione è costituito da quattro fasi: pretrattamento del supporto, preparazione dei semi, rivestimento a tuffo e cristallizzazione della membrana. In primo luogo, il cristallo di semi di BEA viene preparato mediante sintesi idrotermale convenzionale utilizzando l'OSDA. Il cristallo di semi sintetizzato viene caricato sulla superficie esternadi unsupporto tubolare lungo 3 cm, con un metodo di rivestimento a tuffo. Lo strato di semi caricato viene preparato con il metodo di crescita secondario utilizzando un trattamento idrotermale a 393 K per 7 giorni senza utilizzare l'OSDA. Una membrana BEA con pochissimi difetti è ottenuta con successo. La preparazione del seme e i passaggi di rivestimento a tuffo influenzano fortemente la qualità della membrana.
Introduzione
La separazione delle membrane ha attirato l'attenzione come un nuovo processo di separazione per il risparmio energetico. Molti tipi di membrane sono stati sviluppati negli ultimi decenni. Le membrane polimeriche sono state ampiamente utilizzate per la separazione del gas, creando acqua potabile dall'acqua di mare1e il trattamento delle acque reflue2.
I materiali a membrana inorganica come la silice3, setaccio molecolare di carbonio4e la zeolite hanno vantaggi per la resistenza termica, chimica e meccanica rispetto alle membrane polimeriche. Pertanto, le memb....
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Protocollo
1. Preparazione del supporto
- Pretrattamento del sostegno
- Tagliare un supporto tubolare poroso lungo di 3 cm di z-Al2O3 (vedere Tabella dei materiali).
- Lavare il supporto con acqua distillata per 10 min. Dopo di che, lavare il supporto con acetone per 10 min. Ripetere questo processo di lavaggio 2x.
NOTA: Non toccare la superficie esterna di un supporto dopo la fase di lavaggio. Nessun altro trattamento è stato effettuato (ad es. la sonicazione e lo sfregamento con carta vetrata, ecc.) - Asciugare il supporto lavato a 110 gradi durante la notte prima dell'uso per il rivestimento a tuffo.
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Risultati
La figura 1 mostra la procedura di preparazione del cristallo di semi di BEA. La figura 2 mostra il modello di diffrazione a raggi X (XRD) del cristallo di semi sintetizzato di BEA. Sono apparsi picchi di riflessione forti tipici di (101) e (302) intorno a 2q , 7,7 e 22,1 gradi. Inoltre, non sono stati osservati picchi di riflessione evidenti oltre alla zeolite di tipo BEA. Questi risultati hanno mostrato che la fase pura della zeolite di BEA è stata si.......
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Discussione
Ci sono molti tipi di fonti Si e Al per la sintesi di zeolite. Tuttavia, non possiamo cambiare le materie prime per la preparazione di questa membrana di tipo BEBe. Se le materie prime vengono modificate, la fase di zeolite cristallizzata e/o il tasso di crescita può essere modificata.
I becher di vetro non possono essere utilizzati per la preparazione del gel di sintesi perché il gel di sintesi ha alta alcalinità. Possono invece essere utilizzati bottiglie e becher in polietilene, polipropile.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato parzialmente supportato da JST CREST (Japan Science and Technology agency, Create REvolutionary technology seeds for Science and Technology innovation program), Grant Number JPMJCR1324, Giappone.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| a-Al2O3 supportano | Noritake Co. Ltd. | NS-1 | Dimensione media dei pori, 150 nm; Diametro esterno, 10 mm; Diametro Innar, 7 mm |
| Silice colloidale | Nissan Chemical | ST-S | SiO2 30,5%, Na2O 0,44%, H2O 69,1% |
| Filtro a rete (membrana in PTFE) | Omnipore | JGWP04700 | Dimensione dei pori, 200 nm |
| NaAl2O | Kanto Chemical | 34095-01 | Na2O 31,0-35,0%; Al2O3 34,0-39,0% |
| NaOH | Kanto Chemical | 37184-00 | 97% |
| Tetraethylammonium idrossido | Sigma-Aldrich | 302929-500ML | 35 wt% soluzione |
Riferimenti
- Ghaffour, N., Missimer, T. M., Amy, G. L. Technical review and evaluation of the economics of water desalination: Current and future challenges for better water supply sustainability. Desalination. 309, 197-207 (2013).
- Hickenbottom, K. L., et al.
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Ristampe e permessi
