應(yīng)用界面聚合反應(yīng)修復(fù)ZSM-5分子篩膜缺陷

劉秀鳳，曹秀秀，李　建，張寶泉

(天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300072)

分子篩膜具有規(guī)則均一的孔道結(jié)構(gòu)、良好的熱穩(wěn)定性，可用于膜分離、膜催化和化學(xué)傳感器等領(lǐng)域，已成為新材料領(lǐng)域的熱點研究內(nèi)容之一[1-2]。迄今為止，由于合成技術(shù)還有待完善，而且分子篩膜具有脆性、多晶性等特質(zhì)，制備過程中會難以避免的產(chǎn)生缺陷[3]，因而限制了其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用[4]。

缺陷的存在會嚴重影響膜的性能。因此，針對有缺陷的分子篩膜，在其使用之前需要對缺陷進行修復(fù)。盡管相關(guān)的研究工作已取得一定進展[5-6]，但已報道的修復(fù)技術(shù)仍存在多種缺點：1)缺陷的修復(fù)范圍比較窄，例如積炭結(jié)焦法與化學(xué)氣相沉積法只能修復(fù)微孔缺陷；2)不能很好地區(qū)分缺陷孔與分子篩孔道，如使用表面涂層法會導(dǎo)致大量分子篩孔道堵塞，而使用化學(xué)液相沉積法修復(fù)也僅僅是將缺陷堵住，兩者均使修復(fù)后的膜滲透通量明顯降低；3)修復(fù)方法工藝復(fù)雜、條件苛刻，化學(xué)氣相沉積法就是其中的典型代表[6]。以上這些缺點限制了分子篩膜缺陷修復(fù)技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，在確保較高膜通量的前提下采用簡潔、快速方法對膜層缺陷進行選擇性修復(fù)是大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。

針對目前分子篩膜缺陷修復(fù)技術(shù)存在的缺點，本研究借鑒化學(xué)液相沉積法的實施步驟[6]，并結(jié)合界面聚合反應(yīng)過程，提出在分子篩膜表面進行均苯三甲酰氯(TMC)和間苯二胺(MPDA)界面聚合反應(yīng)以修復(fù)ZSM-5分子篩膜的缺陷。由于兩相單體的分子動力學(xué)直徑均大于分子篩孔徑(0.55 nm)，在兩相中的單體分子只能在分子篩膜缺陷處的兩相界面接觸，生成聚酰胺薄膜，從而實現(xiàn)分子篩膜的選擇性修復(fù)。……