MFI型分子筛膜反应器应用于二氧化碳加氢催化合成乙酸反应的基础研究

通过系统考察无模板剂和含氟体系及超稀合成液中膜的合成规律，在优化合成条件下采用二次生长法制备出致密无缺陷、高性能的Silicalite-1和ZSM-5型分子筛膜。通过深入研究膜微结构的调控对性能的影响，探究晶体结构特性与性能的关系，认识膜"制备条件-微观结构-分离性能"间的关系，揭示膜微结构的调控机制及成膜机理，实现膜制备的重复性，提高膜的分离性能和稳定性。通过考察Rh基催化剂/乙酸菌的催化活性，建立数学模型构建Silicalite分子筛膜反应器，进行CO2加氢催化合成乙酸反应；在此基础上利用膜集成技术将乙酸合成反应与ZSM-5膜浓缩乙酸的两个膜过程强化耦合，实现膜的相互协同优化及CO2资源化利用与过程连续化。通过进一步研究反应动力学等化工基础科学问题并借助过程模拟手段，优化反应过程与膜分离的耦合工艺，解决其中关键的化学工程基础的科学问题，为CO2综合利用进行理论与实践的探索。

目前温室气体CO2的分离捕获与资源化综合利用问题凸显，特别是将CO2转化为高附加值的化工产品备受关注，具有一定的挑战性。本项目在含氟体系/超稀合成液/无模板剂体系中，通过系统考察膜的合成规律，采用二次生长法水热合成出高性能MFI分子筛膜。通过深入研究膜微结构的调控对膜分离性能的影响，探究晶体结构特性与性能的关系，认识膜"制备条件-微观结构-分离性能"间的关系，揭示膜微结构的调控机制及成膜机理，实现膜制备的重复性，提高膜的分离性能和稳定性。所制备的MFI分子筛膜在有机物/水体系分离过程中表现出高渗透量、选择性和耐酸（乙酸）性。如60 oC时在5 wt %乙醇/水中渗透通量为1.91 kg /m2• h，选择性为66。通过考察Rh-Ag催化剂的催化活性，建立数学模型构建Silicalite 分子筛膜反应器，进行CO2加氢催化合成乙酸反应；在此基础上利用膜集成技术将乙酸合成反应与ZSM-5膜浓缩乙酸的两个膜过程强化耦合，实现膜的相互协同优化及CO2资源化利用与过程连续化。在最优膜催化（膜集成过程）反应条件下CO2的转化率和乙酸选择性均可提高，但仍需进一步提高膜催化效率，进一步解决其中存在的关键化学工程基础的科学问题，为CO2综合利用进行理论与实践的探索。