[發(fā)明專利]自支撐Li-ABW分子篩膜用于分離硬水中鈣離子的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810840385.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN109012225B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張耀君;賀攀陽;陳浩;韓智超;張葉;劉禮才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/02
• 分類號(hào): B01D71/02;B01D61/00;C02F5/00
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李鄭建

本發(fā)明公開了自支撐Li?ABW分子篩膜分離硬水中鈣離子的應(yīng)用，所采用的自支撐Li?ABW分子篩膜直徑為40mm，厚度為6～8mm，在操作壓差為0.01～0.09MPa下，對(duì)硬水中Ca²⁺濃度為100～400mg/L的硬水進(jìn)行膜分離，其分離效率為99.8％以上。本發(fā)明以固體廢棄物循環(huán)流化床粉煤灰為原料制備的自支撐Li?ABW分子篩膜，成本低廉、綠色環(huán)保，膜分離裝置簡(jiǎn)單、操作便捷、分離效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于應(yīng)用分子篩膜軟化水領(lǐng)域，具體涉及利用自支撐Li-ABW分子篩膜用于分離水中的鈣離子的應(yīng)用。

背景技術(shù)

硬水的使用會(huì)給人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來諸多困擾，尤其高鈣、鎂離子引起的結(jié)垢問題會(huì)大大降低鍋爐的導(dǎo)熱效率，嚴(yán)重結(jié)垢會(huì)引起鍋爐爆炸等問題。目前，硬水的軟化方法主要包括：離子交換法、吸附法、加藥軟化法、電化學(xué)軟化法以及膜分離法^[1]。其中，膜分離法由于其操作簡(jiǎn)單、膜分離水質(zhì)優(yōu)良、濃縮水排放少、節(jié)省占地面積等優(yōu)點(diǎn)倍受關(guān)注^[2]。然而，當(dāng)前用于硬水軟化的有機(jī)高分子膜存在對(duì)進(jìn)水壓力要求較高，設(shè)備投資、運(yùn)行成本以及膜組件造價(jià)高等問題。

分子篩膜是一種具有分子與離子篩分功能的新型無機(jī)膜材料，具備一般無機(jī)膜的高溫?zé)岱€(wěn)定性、抗化學(xué)腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高、膜通量高等特點(diǎn)，又兼有分子篩孔徑均一、比表面積大、吸附及離子交換能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是最具潛力的膜材料之一。傳統(tǒng)分子篩膜的合成主要是在多孔載體如氧化鋁等載體或支撐體上通過原位水熱合成法、晶種法、堵孔法、微波加熱法、脈沖激光沉積法和電泳沉積法合成具有支撐體的分子篩膜。然而，分子篩晶體顆粒在支撐體上的隨機(jī)生長(zhǎng)以及支撐體的粗糙程度會(huì)嚴(yán)重影響分子篩膜的性能，而支撐體的使用也使得分子篩膜的制備成本大幅度增加。自支撐分子篩膜是近年來報(bào)道的新型多晶沸石膜，其合成方法簡(jiǎn)單、膜性能優(yōu)異^[3，4]。賀艷^[3]報(bào)道了采用地質(zhì)聚合物原位轉(zhuǎn)化分子篩的方法，成功制備了性能良好的NaA自支撐分子篩膜，探討了其在海水淡化方面的應(yīng)用研究。結(jié)果表明：該方法制備的NaA分子篩膜表面致密、均勻，抗壓強(qiáng)度達(dá)到57.6MPa，對(duì)于溫度25℃，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3.5％的NaCl溶液，隨著膜厚從9.4mm減少到2mm，水的通量從0.42增加到4.74Kg/m²·h。當(dāng)膜厚超過9.4mm時(shí)，對(duì)Na離子的截留率超過99.5％。冒進(jìn)^[4]等以煅燒高嶺土和水玻璃為原料制備地質(zhì)聚合物，采用水熱合成法原位合成了自支撐八面沸石(簡(jiǎn)稱FAU型)膜。通過滲透汽化實(shí)驗(yàn)考察了自支撐FAU型沸石膜對(duì)乙醇/水混合物體系的滲透通量以及分離因數(shù)。結(jié)果表明：在進(jìn)料溫度為50℃、原料中乙醇的含量為70％的條件下，F(xiàn)AU型沸石膜具有較高的滲透通量和分離因數(shù)，其滲透通量和分離因數(shù)分別達(dá)到1.41kg/m²·h和16.8。

申請(qǐng)人公開了“一種塊體Li-ABW沸石的合成方法”(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01810126623.1)^[5]，該方法將CFB粉煤灰:白炭黑:氫氧化鋰:去離子水的質(zhì)量比為1:0.18:0.1～0.12:0.96～1拌和，經(jīng)成型、養(yǎng)護(hù)、脫模、得到塊體CFB粉煤灰地聚合物，將塊體CFB粉煤灰地聚合物置于反應(yīng)釜內(nèi)，經(jīng)Li⁺引導(dǎo)合成、干燥得到具有一定機(jī)械強(qiáng)度的塊體Li-ABW沸石。

申請(qǐng)人通過系統(tǒng)查閱了大量的國(guó)內(nèi)專利以及文獻(xiàn)資料，未發(fā)現(xiàn)關(guān)于自支撐Li-ABW分子篩膜分離鈣離子的方法的相關(guān)報(bào)道。

以下是相關(guān)參考文獻(xiàn)：

[1]張亞峰，安路陽，王宇楠，徐歆未，張立濤，宋迪慧，水中硬度去除方法研究進(jìn)展，煤炭加工與綜合利用，12(2017)54-63。

[2]袁俊生，焦亮，劉杰，利用納濾膜軟化濃海水研究，水處理技術(shù)，38(11)(2012)81-83。

[3]賀艷，地質(zhì)聚合物原位轉(zhuǎn)化NaA分子篩制備機(jī)理研究與應(yīng)用，廣西大學(xué)(2013)。