CHA分子篩膜的研究進展

花紹強，周志輝，吳紅丹，杜奕錦，張 健

(武漢科技大學資源與環境工程學院，武漢 430081)

0 引 言

分子篩具有良好的耐酸性能和穩定的孔道結構，在吸附分離和催化應用方面研究較多。但分子篩的間歇吸附分離機制及催化反應過程中目標物難以一次性分離的問題仍然是一大技術壁壘。將分子篩制成致密連續的膜可有效克服間歇運行的困難，實現連續分離。這種膜充分利用了分子篩孔徑均一、孔道周期性排列的特點[1-2]，具有分子篩分和催化功能，被稱為沸石分子篩膜或分子篩膜。分子篩膜具有較高的熱穩定性、化學穩定性和機械穩定性以及優異的孔道結構，在氣體[3-4]、液體混合物[5-7]分離方面極具潛力。

目前為止，可制得連續分子篩膜的分子篩種類極少，在具有獨特多孔骨架結構的235種沸石分子篩中，可用于制備膜材料的只有10種左右[8]。CHA分子篩具有8元環的三維連通孔道結構，是用作膜材料的小孔徑的分子篩之一。CHA分子篩膜(下文簡稱CHA膜)按硅含量占比可分為低硅的菱沸石(Chabazite)膜、中硅的SSZ-13膜和高硅的SAPO-34膜三種類型[9]。Kalipcilar等[10]于2002年在多孔不銹鋼載體上首次合成SSZ-13分子篩膜，其具有優良的穩定性和分離性能，自此CHA膜逐漸成為研究熱點[11]。2009年，Hasegawa等[12]通過引入鍶離子成功制備出無模板劑CHA膜。CHA膜已經廣泛應用于滲透汽化過程。本文系統介紹了CHA膜合成方法和機理，總結了各類型CHA膜的優缺點、適用范圍和研究現狀，并對CHA膜未來的研究方向進行了展望。

1 CHA分子篩膜的合成方法

分子篩膜的合成經過多年的發展，已經有多種較為廣泛合成方法，如液相沉積法、氣相轉移法、微波合成法、二次生長法、兩步變溫晶化法等。……