[發(fā)明專利]MFI分子篩膜及其在回收處理CO2方面的應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810050713.3
• 申請(qǐng)日: 2008-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN101279206A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭海玲;朱廣山;裘式綸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/02
• 分類號(hào): B01D71/02;C01B39/02;C01B37/00
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于MFI分子篩膜的合成及其應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用不銹鋼金屬網(wǎng)作為載體，采用復(fù)合生長(zhǎng)法合成的MFI分子篩膜及該分子篩膜在回收處理(分離)CO₂方面的應(yīng)用，大面積這樣的膜有利于解決溫室效應(yīng)。

技術(shù)背景

近半個(gè)多世紀(jì)來(lái)，隨著人們大量使用化石燃料以及對(duì)環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，大量的CO₂被排放到大氣環(huán)境中，CO₂是造成的溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w，如果CO₂增加到一定程度將會(huì)嚴(yán)重破壞大氣氣候。所以在其排放到大氣環(huán)境中之前對(duì)其分離和再利用已經(jīng)刻不容緩。

近些年來(lái)，一些有機(jī)膜被用于廢氣中的CO₂分離，但是有機(jī)膜因其低的熱穩(wěn)定性和低的化學(xué)穩(wěn)定性以及易塑性大大影響其在氣體分離中的應(yīng)用。沸石分子膜是最近十多年發(fā)展起來(lái)的一種新型無(wú)機(jī)膜，它具有一般無(wú)機(jī)膜的耐高溫性，抗化學(xué)侵蝕與生物侵蝕，機(jī)械強(qiáng)度高，通量大等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)它又具有沸石分子篩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)，具備分子篩分性能，比表面積大，吸附能力強(qiáng)，可調(diào)變的親/疏水性。這些特征使得沸石分子篩膜在氣體分離中具有良好的分離性能。

近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多科學(xué)家已經(jīng)合成出來(lái)分子篩膜FAU，DDR，T-type?andSAPO-34用來(lái)CO₂/CH₄?and?CO₂/N₂等氣體的分離。盡管這些膜在分離CO₂和其他氣體中呈現(xiàn)高的分離指數(shù)，但是因?yàn)闊o(wú)趨向性和膜太厚而嚴(yán)重影響流量，或則因?yàn)榉肿雍Y中含有鋁而影響膜的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。純硅的MFI分子篩因?yàn)椴缓X而具備更高的熱穩(wěn)定性，已經(jīng)被考慮應(yīng)用于工業(yè)上對(duì)二甲苯和臨二甲苯的分離。其使用過(guò)的載體例如：陶瓷片，α-Al₂O₃，不銹鋼等等，但是因?yàn)檩d體和膜的熱膨脹系數(shù)不一樣，導(dǎo)致分子篩膜在煅燒除膜板劑的時(shí)候產(chǎn)生很多缺陷，從而影響分子篩膜的分離性能。

本發(fā)明目的就是克服以前尚未克服的技術(shù)困難，利用復(fù)合生長(zhǎng)的方法合成了高質(zhì)量MFI分子篩膜并且利用合成的MFI分子篩膜開創(chuàng)了回收處理CO₂的一種新技術(shù)。首先利用復(fù)合生長(zhǎng)法合成MFI分子篩膜，然后利用該合成的分子篩膜混合氣體中的CO₂進(jìn)行分離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種在不銹鋼金屬網(wǎng)上制備的MFI分子篩膜，并且提供一種利用合成的MFI分子篩膜對(duì)混合氣體N₂/CO₂、CH₄/CO₂和H₂/CO₂進(jìn)行分離回收CO₂方面的應(yīng)用。

在制備過(guò)程中，一種新的復(fù)合合成方法被提到，第一天晶體首先沿著金屬網(wǎng)絲呈發(fā)射狀生長(zhǎng)，第二天沿著這些晶體的方向進(jìn)行外延生長(zhǎng)，第三天由于空間的限制晶體進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)，最后一種復(fù)合狀的、復(fù)合取向的MFI分子篩膜被合成。這樣不同的層不同取向的MFI分子篩膜在除模板劑煅燒不會(huì)產(chǎn)生裂縫。

另外本專利使用一種新載體-不銹鋼金屬網(wǎng)，因其有良好的彈性、韌性、低的熱膨脹系數(shù)和高的空隙率等優(yōu)點(diǎn)，有利于我們合成高質(zhì)量的、表面光滑的、有序的分子篩膜。

該合成方法得到的分子篩膜具有高連續(xù)性、高的機(jī)械強(qiáng)度、高的分離能力和滲透流量而且這種分子篩膜具有耐腐耐酸性質(zhì)并且可反復(fù)利用。

含鋁MFI分子篩膜，其由如下步驟制備：

a)含鋁MFI分子篩晶種溶液的合成：將0.01～0.1克NaOH，1～20克、25～50％wt?TPAOH(四丙基氫氧化銨)，0.05～1.2克Al₂(SO₄)₃·18H₂O，4～20克正硅酸乙酯(TEOS)和5～30克H₂O混合攪拌至澄清，在140～170℃條件下晶化10～20小時(shí)；離心后將晶種固體配制成濃度為15～30g/L的含鋁MFI分子篩納米晶的晶種溶液；

b)晶種涂膜：把晶種溶液滴在不銹鋼金屬網(wǎng)載體上，在500～700W的電爐上烘干，形成一層覆蓋不銹鋼網(wǎng)的薄膜；