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NaA沸石分子筛膜因其独有的小孔径（0.42nm）和亲水特性，在小分子气体分离和渗透蒸发脱除有机物中的水等方面有很好的应用前景[1-3]。虽然NaA分子筛膜具有优异的分离性能，但是其水热稳定性和耐酸性较差。目前关于其稳定性的研究报道较少[4-5]，研究NaA分子筛膜的水热稳定性及其对酸、碱稳定性对它的开发应用及使用条件的确定具有重要意义。 本文考察了不同pH值的酸，碱溶液对NaA分子筛膜渗透汽化性能的影响，并采用X射线衍射（XRD）对其进行表征，研究了NaA分子筛膜渗透汽化性能的变化与结构之间的关系，在此基础上对该过程的机理进行了合理的推测。 1 NaA分子筛膜的稳定性研究
加热膜将制备的长度为80cm的NaA分子筛膜切成几段长度约10cm的膜，首先对每段膜进行95%乙醇/水体系的渗透汽化分离测试，评价指标为渗透通量和选择性。渗透通量是指单位时间内通过单位膜面积的渗透液的质量，反映了膜处理能力的大小：J=W/At（Kg/hm 2），其中w为在t时内脱除的渗透液的质量，A为膜面积，t为取样的时间间隔。选择性表示膜对不同组分分离效率的高低，一般用分离因子α表示：α=（
Yw/Ye）/（Xw/Xe），其中Yw、Ye分别为渗透侧水和乙醇的质量百分含量，Xw、Xe分别为进料侧水和乙醇的质量百分含量。然后将评价后的膜两端封闭，分别置于不同pH值的盐酸，氢氧化钠溶液中于70℃条件下浸泡2小时。用蒸馏水反复冲洗分子筛膜的外表面至滤液呈中性，对处理后的NaA分子筛膜再次进行乙醇/水混合体系的渗透汽化分离测试，最后对渗透汽化性能发生明显变化的试样进行XRD表征。
2 酸碱稳定性研究
表1给出了经不同pH值的盐酸和氢氧化钠溶液处理前后NaA分子筛膜渗透汽化分离结果。从表中数据可知NaA 分子筛膜耐酸性较差，经酸性溶液处理后，膜的渗透通量
显著增加，选择性明显下降，当pH=3时，NaA分子筛膜几乎完全丧失分离性能。当pH=9.7时，膜的渗透通量有所下降，而选择性增加，而当溶液的碱性进一步增加至pH=11.5时，膜的渗透汽化性能显著下降，几乎丧失分离选择性。
表1 NaA分子筛膜对95%乙醇/水体系渗透汽化分离结果
pH 349.711.5flux
火锅炉具t=0h 1.83 1.5 2.13 2.76t=2h --- 2.12 2.06---αt=0h 104149122141t=2h
1
人流量统计24
158
1
注：渗透汽化温度 70℃
图1给出了处理前后NaA分子筛膜的XRD谱图。从图1可以看出分子筛膜的XRD谱图主要包括NaA分子筛的衍射峰和莫来石载体的衍射峰，没有杂晶生成，表明载体管的表面被NaA分子筛晶体所覆盖。从图1可以得知NaA分子筛的衍射峰消失，表明膜表面的分子筛结构完全被破坏，表面被无定形的物质所覆盖。原因可能是：在酸性条件下组成NaA分子筛晶体结构的Al—O键或Si—O键首先被解离，分子筛骨架结构坍塌被毁，膜表面的分子筛层转化为无定形硅铝层，NaA型分子筛中的Na +离子被H +交换，其次由水解反应形成的类似于无定形层可溶性硅、铝化合物部分被溶解到溶液中。经pH=9.7、pH=11.5的碱性溶液处理后，XRD谱图没有明显变化，同样可以清晰地看到NaA 分子筛衍射峰，且并无新相生成，推断晶体间的类似于无定型的连接部分可能就是NaA分子筛膜低水热稳定性的主要原因。
3 结论
本文考察了NaA分子筛膜对不同pH值的酸，碱溶液的稳定性，结果表明该膜耐酸碱性较差，经酸碱溶液处理后NaA分子筛膜均有不同程度的损坏。经pH=3～4的酸
NaA分子筛膜酸碱稳定性研究
彭小芝
重庆市巴南区新兴产业发展中心 重庆 401320
摘要：研究了NaA分子筛膜对不同pH值的酸碱溶液的稳定性，结果表明该膜的酸碱稳定性较差，经pH=3～4的溶液处理2h后，几乎丧失分离选择性，分子筛骨架结构完全被破坏。经pH=11.5的碱性溶液处理后，膜的渗透汽化性能显著降低，但是分子筛晶体结构仍然存在。经弱碱性溶液处理后（pH=9.7），膜的性能和结构没有明显变化。
关键词：NaA分子筛膜 稳定性 渗透汽化 酸 碱
Study on the stability of NaA-type molecular sieve membrane under acidic and alkaline conditions
Peng Xiaozhi
New Industry Development Center of Banan District ，Chongqing 401320，China
Abstract：This paper studies the stability of NaA-type molecular sieve membrane in acidic and alkaline solutions with different pH values.The results show that NaA-type molecular sieve membrane under the acid and alkaline conditions has a poor stability.It almost loses its separation ability and its framework is completely destroyed after treatment for 2h in an acid solution（pH=3-4）.The pervaporation performance of NaA-type molecular sieve membrane is significantly reduced after it is treated by an alkaline solution （pH=11.5）.However，its crystal structure still exists.The stability of the membrane isn’t changed obviously when the pH value of the alkaline solution is around 9.7.
Keywords：NaA molecular sieve membrane；stability；pervaporation；acidic；alkaline
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性溶液处理2h后，XRD谱图显示NaA分子筛衍射峰消失，分子筛骨架结构完全被破坏，进而转化为无定形物质。经pH=11.5的碱性溶液处理后，虽然膜的渗透汽化性能
显著降低，不过分子筛晶体结构仍然存在，只是晶间结构被破坏，分子筛晶体发生裂解。经弱碱性溶液处理后（pH=9.7），膜的性能和结构没有明显变化。
参考文献
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189-194.
图1 NaA分子筛膜的XRD谱图
（a）without treatment，（b）1mol/l ammonium chloride solution，（c）pH=3，（d）pH=4，（e）pH=9.7，（f）pH=11.5.Symbol：（★）NaA-type zeolite.
液则从吸收塔顶部自上向下运动，二者在吸收塔内充分接触，原料气中的CO 2被贫液吸收，吸收了CO 2的贫液在闪蒸罐内分成气液两相，液相经胺液换热器换热后，温度升高，进入再生塔，解析出CO 2，而再生后的贫液经过胺液换热器与胺液冷却器降温后，由增压泵打入吸收塔，胺液实现了循环使用。 2.3 混合胺浓度选择
MDEA混胺溶液各种吸收剂的配比问题对提高脱酸效果、降低装置能耗方面具有至关重要的作用。由于MDEA 本身的特性决定其水溶液与CO 2之间的反应很慢，因此可通过添加DEA来加快脱碳反应速度，提高脱碳效率。但是随着DEA的浓度增加，再生能耗相应增加，同时胺液降解的趋势加大，腐蚀性增强，因此应合理确定DEA的浓度。为了保证脱碳效果，总胺浓度不宜过低，通过模拟计算，MDEA水溶液的质量分数为30%，DEA的质量分数为15%。
3 混合胺法脱酸工艺的优化改进
实验室分析天平
3.1 液力透平技术的应用
醇胺法脱酸装置的吸收塔通常在高压下操作，而再生塔在低压下操作。因此，吸收塔所用吸收液需用加压泵加压后打入吸收塔，需选用高压电动机驱动。离开吸收塔的高压富液通常需经液位调节阀节流
降压后进入闪蒸罐，这样就造成了高压富液压力能的浪费。高压富液通过液力透平技术进行能量回收可节省高压泵的电动机驱动功率。
液力透平的工作原理是：来自脱碳吸收塔的高压富液进入“透平增压泵”的透平壳体内冲击透平叶轮高速旋手机支撑架
转，将脱碳富液能量转化成泵轴的旋转机械能，直接驱动水泵叶轮，水泵叶轮把低压贫液增压后泵入脱碳吸收塔，从而实现把富液的能量直接转换成贫液的能量，达到能量回收之目的，年节约用电9.3x106kW。由此可见能量回收效果显著。
3.2 贫液的热量回收
在本项目醇胺法脱酸性气装置中，再生塔底的贫液温度较高，约125℃，需经贫液冷却器冷却以达到吸收塔的温度要求。而富液进入解吸塔时，温度越高越利于解吸，因此，在本装置预处理单元通过贫富液换热器将贫/富液进行热量交换降低贫液温度到80℃，将富液加热由54℃到100℃以节能。
4 结束语
在选择酸性气体脱除方法时，主要考虑组分的类型和含量，原料气的处理量，原料气的温度、压力及净化气所要求的温度、压力等因素。本项目在综合各种因素后选择了MDEA+DEA混合胺法，并且对该
方法进行一定的节能优化，取得了很好的效果。但是，不同区域的原料气中，组分类型和含量不尽相同，如何选择最经济合理的脱除酸性气体的方法还需不断地完善、摸索。
参考文献
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