分子筛膜,是一种孔径与分子尺寸相近且结构规整的膜材料,具有优良高温稳定性、选择透过性、离子交换性,可以实现气体或液体的分离,是一种重要分离膜材料。
分子筛膜具备孔径尺寸均一的多孔骨架结构,可依据分子的动力学直径与空间构型实现筛分选择性,仅允许尺寸匹配孔道的分子渗透通过,截留尺寸更大的组分,以此完成气相或液相混合物的分离与净化。
分子筛膜在气体分离、有机溶剂脱水、废水处理等领域应用潜力大。除此之外,分子筛膜还具有择形催化性能,在催化领域也有重要用途。在气体分离领域,分子筛膜可实现天然气处理,用于CO2/CH4分离、天然气脱水等场景;可实现碳捕集,用于CO2捕获与封存,节能效果明显;可实现再生能源处理,用于氢气提纯、生物燃料分离等方面。
在有机溶剂脱水领域,分子筛膜可用于渗透汽化脱水技术中,该技术基于分子筛膜的分子筛分和吸附选择特性将有机溶剂和水进行分离,具有高通量、分离效率高、能耗低、适应较高温度、操作简单、无污染等优点。有机溶剂脱水是分子筛膜工业化应用最为成熟的领域,分子筛膜可以满足多种有机溶剂脱水需求,是国内外有机溶剂脱水的首选分离技术。
按照材料构成来划分,分子筛膜主要分为沸石分子筛膜、碳分子筛膜两大类。沸石分子筛膜由结晶态的硅铝酸盐构成,具有规整的微孔结构,热稳定性和化学稳定性优异。碳分子筛膜则由聚合物前驱体经高温碳化制备而成,在气体分离领域表现出良好的应用潜力。沸石分子筛膜按照晶体拓扑骨架来划分,又可以分为NaA型、NaY型等类别。其中,NaA型沸石分子筛膜在气体分离、水处理和化学加工领域广泛应用。
新思界
行业分析人士表示,近两年,我国分子筛膜相关研究成果不断增多。2025年,南京工业大学团队在《Journal of Membrane Science》期刊上发表研究成果,采用紫外模板脱除策略制备出高质量DD3R分子筛膜,基于此制备的中空纤维DD3R分子筛膜组件,在4.1MPa下CO2/CH4分离选择性达170。2026年,天津大学、南开大学、天津大学浙江研究院共同完成的“有机分子筛膜”项目,获得2025年度天津市自然科学奖一等奖。
关键字: