[發明專利]一種高效分離氣體菱沸石膜的制備方法

有效

• 申請號: 201710094060.8
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106823845B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 劉麗影;杜濤;宮赫;李剛;保羅韋伯利
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00;B01D53/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及無機膜的制備技術，具體為一種高效分離氣體菱沸石膜的制備方法，屬于環境、氣候變化、節能減排等化工分離領域。該方法包括如下步驟：(1)膜合成液的制備：將強堿、高硅工業原料按質量比0.5～3：1混合，然后于400～650℃煅燒0.5～5h，經冷卻、研磨，得到熟料，向熟料中按液固質量比2～20:1加入水，攪拌后，得到膜合成液；(2)膜的制備：將涂覆菱沸石晶種層的載體管兩端封緊后放入高壓反應釜中，再將膜合成液裝入反應釜中，于60～110℃溫度下晶化1～15天，反應結束后，取出膜管，用去離子水洗至中性，干燥，得到菱沸石膜。該菱沸石膜的制備工藝簡單、成本低，具有較高的氣體選擇性，可高效分離煙道氣、煤層氣等氣體，具有廣泛的經濟效益。

技術領域

本發明涉及無機膜的制備技術，具體為一種高效分離氣體菱沸石膜的制備方法，屬于環境、氣候變化、節能減排等化工分離領域。

背景技術

膜分離氣體技術是基于混合氣體中各組分在壓力推動下透過膜的速率不同而達到分離的，該技術始于20世紀后半期，現已普遍應用于天然氣的凈化、分離煙道氣中的CO₂等氣體分離領域。膜分離氣體技術的關鍵在于高效分離膜材料的制備，常用的膜材料包括有機膜材料和無機膜材料。有機膜材料包括有機高分子材料、硅橡膠等等，但由于氣體通過有機膜的透過率較低，且不能在高溫、高腐蝕的環境中應用，限制了其在氣體分離領域的應用。

相對于有機高分子膜，無機膜材料具有耐高溫、耐腐蝕、機械強度高、氣體滲透率大等優點，在氣體分離領域具有很好的應用前景，但目前無機膜材料的氣體選擇性仍較低，尚缺乏成本低、高選擇性的無機膜材料。

發明內容

本發明提供的目的在于提供一種高效分離氣體菱沸石膜的制備方法，該方法工藝簡單、生產成本低，有廣泛的經濟價值。

本發明的技術方案是：

一種高效分離氣體菱沸石膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)膜合成液的制備：將強堿、高硅工業原料按質量比0.5～3：1混合，然后于400～650℃煅燒0.5～5h，經冷卻、研磨，得到熟料，向熟料中按液固質量比2～20:1加入水，攪拌后，得到膜合成液；

(2)膜的制備：將涂覆菱沸石晶種層的載體管兩端封緊后放入高壓反應釜中，再將膜合成液裝入反應釜中，于60～110℃溫度下晶化1～15天，反應結束后，取出膜管，用去離子水洗至中性，干燥，得到菱沸石膜。

所述的高效分離氣體菱沸石膜的制備方法，步驟(1)中所述強堿為工業堿：氫氧化鉀或氫氧化鈉。

所述的高效分離氣體菱沸石膜的制備方法，步驟(1)中所述高硅工業原料為粉煤灰或高嶺土，或為氧化硅/氧化鋁的混合物。

所述的高效分離氣體菱沸石膜的制備方法，步驟(2)中所述載體管為ɑ-Al₂O₃或莫來石，平均孔徑為1～10μm，孔隙率為30～60％，且該載體管已預涂菱沸石晶種。

所述的高效分離氣體菱沸石膜的制備方法，菱沸石膜具有較高的CO₂/CH₄、CO₂/N₂、H₂/N₂，CO/N₂或N₂/O₂氣體選擇性，應用于混合氣體中CO₂/CH₄、CO₂/N₂、H₂/N₂，CO/N₂或N₂/O₂的分離。

所述的高效分離氣體菱沸石膜的制備方法，菱沸石膜的厚度為2～20μm。

本發明的優點和有益效果是：