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第 35 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.35, No.12
2018 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2018

功能材料
13X 分子筛膜制备及其在低碳烯烃净化中的应用

2
2*
周永贤 1,2 ，陈 伟 ，王鹏飞 ，张毅民 1*
（1. 天津大学 绿色合成与转化教育部重点实验室 化工学院，天津 300072；2. 上海化工研究院聚烯烃
催化技术与高性能材料国家重点实验室 上海化工研究院有限公司，上海 200062）

摘要：以多孔 α-Al 2 O 3 陶瓷管为支撑体、3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）为表面改性剂，采用真空溶胶预涂覆
以及水热晶化的方法，在 α-Al 2 O 3 陶瓷管表面制备出了密实连续均匀且无孔或裂纹存在的 13X 分子筛膜层。采
用 XRD、SEM 重点考察了表面改性剂浓度、水热晶化次数对分子筛膜层的影响。结果表明：当 APTES 质量浓
度为 46 g/L、水热晶化次数为 2 次时，所制备的 13X 分子筛膜层能将氮气或乙烯气体中初始摩尔分数为 0.002%
二甲醚、甲醇、丙醛 3 种含氧化合物杂质脱除至摩尔分数 0.0001%以下。与颗粒状 13X 分子筛相比，该 13X 分
子筛膜展现出更好的痕量含氧化合物深度脱除性能。以氮气为原料气时，该 13X 分子筛膜对二甲醚、甲醇、丙
醛的穿透时间分别为 16、44.7 和 94 h；以乙烯为原料气时，对二甲醚、甲醇、丙醛的穿透时间分别为 25.2、102
和 178 h。
关键词：13X 分子筛膜；多孔 α-Al 2 O 3 陶瓷管；密实连续；低碳烯烃深度净化；含氧化物；功能材料
中图分类号：TQ 170.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2018) 12-1993-06

Preparation of 13X Molecular Sieve Membranes and Their
Application in Light Olefins Deeply Purification

1*
2
1,2
2*
ZHOU Yong-xian , CHEN Wei , WANG Peng-fei , ZHANG Yi-min
（1. Key Laboratory for Green Chemical Technology of State Education Ministry, School of Chemical Engineering and
Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China; 2. State Key Laboratory of Polyolefin Catalytic Technology and
High Performance Materials, Shanghai Research Institute of Chemical Industry Co., Ltd., Shanghai 200062, China）
Abstract: It successfully fabricated dense and thin 13X molecular sieve membranes without any cracks,
pinholes or other defects on a porous α-Al 2O 3 tube by a combination of 3-aminopropyl triethoxy silane
(APTES) surface modification, vacuum pre-coating sol technology and hydrothermal crystallization method.
The effects of APTES concentration and hydrothermal crystallization number on the 13X molecular sieve
layers were studied by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). The results
demonstrated that the 13X molecular sieve membranes obtained with 46 g/L of APTES surface treatment
and 2 times of hydrothermal crystallization could deeply purify the trace amount of dimethyl ether,
methanol and propanal impurities to below mole percent 0.0001% from gaseous olefins at an initial mole

percent of 0.002 % at room temperature, exhibiting much more excellent purification performance than that
of granular 13X molecular sieve adsorbents. In particular, the breakthrough times of 13X molecular sieve
membranes for dimethyl ether, methanol and propanal were 16 h, 44.7 h, 94 h in a N 2 system, and 25.2 h,
102 h and 178 h in a C 2H 4 system.
Key words: 13X membranes; porous α-Al 2O 3 tube; dense and continuous; light olefins deeply purification;
oxygenated compounds；functional meterials
Foundation item: Shanghai Science and Technology Talent Project Funds (15XD1522300)

收稿日期：2018-03-02; 定用日期：2018-05-10; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180136
基金项目：上海市科技人才计划项目（15XD1522300）
作者简介：周永贤（1977—），女，高级工程师，在职博士生。联系人：张毅民（1967—），博导，男，电话：022-27401999，E-mail：
zhangym@tju.edu.cn；王鹏飞（1969—），男，教授级高工，电话：021-69577696，E-mail：wpf@sh-lq.com。