[實用新型]一種SAPO?56分子篩膜

有效

• 申請號: 201720405334.6
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN206746330U
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 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

技術領域

本實用新型提供了一種SAPO-56分子篩膜，特別是涉及一種多孔氧化鋁支撐的SAPO-56分子篩膜的制備方法，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, Hedin N，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。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種多孔氧化鋁支撐的SAPO-56分子篩膜及其制備方法，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。

本實用新型的第一個方面：

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；所述的支撐體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。

所述的片式的支撐體的厚度是1～10mm。

所述的管式支撐體的外徑優選4～20mm，內徑優選1～12mm。

多孔陶瓷的材質優選碳化硅、硅藻土、莫來石、氧化鋁、氧化鋯或者氧化鈦中的一種或者幾種的混合。

本實用新型的第二個方面：

一種SAPO-56分子篩膜的制備方法，包括如下步驟：

第1步，采用高能球磨機對SAPO-56分子篩進行球磨處理，作為晶種待用；

第2步，將晶種加水配制成懸浮液，再加入增稠劑，混合均勻后，做為晶種液；再將干燥的多孔陶瓷支撐體浸入晶種液中，進行浸漬提拉，取出后，烘干；再經過煅燒，得到負載有晶種的支撐體；