[發明專利]一種SAPO-56分子篩膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710252885.8
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107008157B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 顧學紅;彭莉;薛有泉;邱豪
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/04;B01D69/06;B01D67/00;B01D69/10;B01D53/22
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧唯

本發明具體涉及了一種SAPO?56分子篩膜及其制備方法。本發明的方法以N,N,N′,N′?四甲基?1,6?己二胺為模板機，異丙醇鋁為鋁源，磷酸為磷源，硅溶膠為硅源，經水熱合成法在氧化鋁支撐體上制備SAPO?56分子篩膜，并在臭氧體系中脫除模板機。制備得到的SAPO?56分子篩膜和其制備方法為首次報道，在臭氧環境中活化膜表面使得在低溫下可以脫除模板劑等方法都是本發明的主要改進點。

技術領域

本發明提供了一種SAPO-56分子篩膜及其制備方法，首次成功在多孔氧化鋁支撐體上制備出SAPO-56分子篩膜，屬于無機材料領域。

背景技術

天然氣是和石油、煤炭并列的重要能源和化工原材料。二氧化碳是天然氣（有效成分為甲烷）的主要雜質氣體，不僅降低天然氣的燃燒熱值，而且在潮濕情況下對輸氣管道造成腐蝕。目前分離CO₂的方法主要包括有機胺吸收脫除與有機膜分離。胺吸收存在設備投資高、體積龐大、吸收劑再生能耗高等問題。膜分離具有能耗低、連續性操作、設備投資低、體積小、易維護等優點，但是有機膜在高二氧化碳濃度和高碳烴存在下易發生碳脆等現象，影響膜的分離性能和穩定性。近年來，無機膜，特別是分子篩膜，憑借著良好的機械穩定性能、耐腐蝕性和較高的熱穩定性，對天然氣中CO₂的處理具有廣闊的應用前景。分子篩膜具有均勻的分子尺度孔道和獨特的吸附性能，它可以利用氣體分子擴散系數的差異和吸附性能的不同來實現分離。通過選擇具有合適孔徑的分子篩，不同氣體分子在分子篩孔道中的擴散系數可以有幾個數量級的差別，因此可以獲得極高的擴散選擇性。同時，氣體分子在分子篩晶體孔道中的選擇性吸附也能得到較高的選擇性。CO₂的分子動力學直徑為0.33 nm,CH₄的分子動力學直徑為0.38 nm,因此小孔的分子篩膜，如DDR型 (0.36×0.44 nm)、T型(孔徑0.36×0.51 nm)和SAPO-34(0.38 nm)等，其孔徑與CH₄氣體分子動力學直徑相似,而又略大于CO₂氣體分子動力學直徑,在分子篩分和競爭吸附協同作用下,這些分子篩膜具有較高的CO₂/ CH₄分離性能。

SAPO-56分子篩具有AFX型拓撲結構和三維相通的8元環孔道，其孔徑大小為0.34×0.36 nm，介于CO₂（0.33 nm）和CH₄（0.38 nm）之間。吸附測試顯示SAPO-56分子篩對CO₂吸附可以達到5.46 mmol/g (273 K, 101 kPa), 明顯高于SAP0-34分子篩等其他小孔分子篩。同時SAPO-56分子篩孔道尺寸小于上述分子篩，因此，SAP0-56分子篩在分離CO₂/CH 4體系時能表現出明顯高的優選吸附和分子篩分作用【Cheung O, Liu Q, Bacsik Z, HedinN，Microporous and Mesoporous Materials ,2012,156,90–96；Bacsik Z, Cheung O,Vasiliev P, Hedin N，Applied Energy，2016,162,613–621】，但是，目前尚未有成功合成SAPO-56分子篩膜的報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種多孔氧化鋁支撐的SAPO-56分子篩膜的制備方法，本方法屬于首次提出在多孔氧化鋁載體上制備出致密的硅磷酸鋁型SAPO-56分子篩膜。

本發明的第一個方面：

一種SAPO-56分子篩膜，包括有選擇分離層和支撐體，選擇分離層覆于支撐體的表面；所述的選擇分離層是由致密的SAPO-56分子篩所構成；所述的支撐層是由多孔陶瓷所構成。

所述的支撐體的構型選自片式、管式或者中空纖維式。

所述的中空纖維式的支撐體內部的通道數量為1～6個，外徑范圍是2～6mm，內部通道直徑范圍是0.3～1.5mm。