通过错流晶种法制备的大孔白云石复合材料用作NaA沸石膜的低成本陶瓷载体

《Journal of Materials Science》：Macroporous dolomite composites as low-cost ceramic supports for NaA zeolite membranes via cross-flow seeding

　　摘要NaA沸石膜在甲醇脱水中的大规模应用受限于传统陶瓷载体的高成本和严格的孔径均匀性要求。天然原料提供了一种低成本替代方案，但通常会产生孔径分布不均匀的大孔载体，阻碍了连续膜的形成。为解决这一问题，制备并评估了白云石-高岭石和白云石-氧化铝陶瓷复合材料作为候选载体。随后，在较优复合材料的表面进行水热合成沸石膜之前，采用错流晶种法来克服其孔径均匀性的限制。白云石-氧化铝载体因机械强度差和高水化敏感性而被证明不适用于脱水应用。在白云石-高岭石载体中，DK80（20 wt%白云石，80 wt%高岭石）表现出最佳的综合性能，包括抗弯强度36.29±1.80 MPa、开孔率32.25±0.76%，以及优异的水化和化学稳定性。然而，其平均表面孔径为4.03 μm，且存在超过10 μm的孔，这给无缺陷膜的形成带来了挑战。使用510.05 nm沸石晶种进行错流晶种法解决了这一问题，每100 mL中添加0.02 g晶种可提供最均匀的覆盖和孔密封。所得膜在60°C下，从50 wt%甲醇水溶液中实现了总渗透通量（Jt）135.25 g m?2 h?1，分离因子51.19，渗透液纯度达98.08 wt%水。这些结果表明，错流晶种法在非均匀多孔的低成本陶瓷载体上制备NaA沸石膜具有潜力。图文摘要