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中空纤维MFI型分子筛膜的制备及其二甲苯异构体分离性能的研究
摘要：本文以中空纤维为载体，在其表面制备MFI型分子筛膜，研究其二甲苯异构体分离性能。采用浸涂法制备MFI型分子筛膜，通过SEM、XRD分析膜的形貌和晶体结构，结果表明制得的膜具有典型的MFI型结构。考察了温度、压力、浓度等因素对二甲苯分离性能的影响，结果表明膜对o-二甲苯具有较好的选择性。同时，本文还探讨了MFI型膜分离机理。
关键词：中空纤维；MFI型分子筛膜；二甲苯分离性能；分离机制
Introduction
分子筛是一种高性能材料，由于其具有规则的微孔结构和表面吸附作用，因此在化学分离、催化等方面得到广泛应用。其中，MFI型分子筛以其紧密排列的直通孔道和高度选择性、导向性、空间约束性等优点，成为了当前最具潜力的分子筛之一。
中空纤维作为一种新型的载体材料，在分离、膜反应器、生物医药等领域也得到广泛的应用。其具有大孔径、高比表面积、低阻力等特点，因此能够通过膜过滤等简单的工艺流程对目标成分进行分离和纯化。
本文以中空纤维为载体，在其表面制备MFI型分子筛膜，研究其在二甲苯异构体分离方面的性能和机理。
Experimental

纤维材料：聚丙烯（PP）中空纤维（孔径：，壁厚：10μm）
碳源：Tetraethyl orthosilicate（TEOS）
结晶剂：氟硅酸铝（Al（F）3）
有机基团：十二烷基三甲基溴化铵（C12H25N(CH3)3Br）
二甲苯：o-二甲苯、m-二甲苯、p-二甲苯
2. 方法
（1）制备MFI型膜
首先将中空纤维在GCD模型中做表面处理，使其亲水性增强，然后以TEOS作为硅源、NaOH作为碱催化剂、Al（F）3作为结晶剂，在碱性溶液中进行浸涂。浸涂几遍，干燥得到膜。
（2）对二甲苯进行分离
将具有MFI型分子筛膜的中空纤维管装入实验装置，将混合的二甲苯溶液通过膜筛选，并记录透过的质量。
结果和讨论
通过SEM和XRD分析，得到的中空纤维MFI型分子筛膜具有厚约2μm的均匀膜层和类似于MFI结构的晶体形态，其主要晶面为（011）和（200），分别对应于直通MFI孔道和耳突孔道，表明膜表面MFI晶体结构比较完整，这将有利于提高其分离性能。
在温度、压力、浓度等因素影响下，发现MFI型分子筛膜对o-二甲苯分离性能高，而对p-二甲苯和m-二甲苯分离性能较差。这表明，分子筛膜对分离物的选择性受其准确的分子结构、孔道尺寸等因素的影响。
分离机理方面，MFI型分子筛膜分离二甲苯是通过分子在孔道内强烈作用与填充物相互作用的结果。由于孔道结构的高度选择性和导向性，使得孔道能够更好地区分分子形状和空间取向，从而实现不同性质分子的有效分离。
结论
本文以中空纤维为载体，在其表面制备MFI型分子筛膜，研究其对二甲苯异构体分离性能的影响。结果表明，膜对o-二甲苯具有较好的选择性，MFI型膜分离机理是将分子尺寸、形状、空间位置等因素相结合，实现不同性质分子的有效分离。该研究结果有望为后续分子筛膜的研究提供一定的理论基础和实验指导。