[發明專利]一種用于工業溶劑脫水用管式膜材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811613503.0
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109433020B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 吳樂毅
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/12;B01D71/02;B01D69/04;B01D17/00
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本發明公開了一種用于工業溶劑脫水用管式膜材料的制備方法，通過將合適粒徑的沸石顆粒與骨料混合制備載體，并進一步通過動態水熱合成出管式膜材料，該方法可以減少現有技術中的晶種涂覆步驟，有利于工業化放大。

技術領域

本發明涉及一種膜材料的制備方法，特別涉及一種用于工業溶劑脫水用的管式陶瓷膜的制備方法。

背景技術

在石油化工、精細化工、醫藥化工、日用化工和新能源等領域中無水級的有機溶劑是必不可少的，因此將有機溶劑中少量或微量的水分離，從而得到無水級有機溶劑是上述領域中最重要也是最常見的單元過程之一。 當有機溶劑和水的混合物達到近沸點、恒沸點時，由于共沸平衡的制約，采用簡單的蒸餾方法無法實現有機溶劑和水的進一步分離，傳統工 藝是采用恒沸蒸餾、 萃取精餾、加壓精餾或沸石吸附等技術將其中的水分離出去，進而獲得無水級的有機溶劑，這些技術的共同點是都需要將待脫水的物料體系完全汽化，其消耗的相變潛熱巨大，高能耗導致運行成本居高不下。

近幾十年發展起來的滲透汽化膜技術由于其在有機溶劑脫水應用中表現出來的低能耗、不 引入第三組分、 排污少等優勢，得到了人們的普遍認同。而在目前已經工業化的滲透汽化膜中，NaA沸石膜因其規整的孔道結構和良好的物化穩定性得到了越來越多的關注，國內外陸續有多家企業相繼開展了此類沸石膜的研究開發和工業化應用。對于制備NaA沸石膜來說，常見的制備方法有原位合成法和二次生長法，相對于原位合成法，二次生長法對于沸石膜的晶化過程可控性較高，可以在相對短的時間內制備出較為致密、平整的膜層，因此在工業應用多采用此類方法。但是采用二次生長法，需要在水熱晶化前在載體上預先涂覆一層晶種然后干燥處理，因此在載體進入反應釜進行水熱晶化前需要歷經晶種涂覆容器和干燥容器以及多個容器之間的運輸。然而，對于工業生產時候需要將多根管式或中空纖維載體一起操作，涂敷在載體上的晶種層極易因為磕碰等因素導致晶種層破裂甚至脫落，從而導致膜生成合格率的降低。因此，亟需一種新的制備方法以克服二次生長法制備NaA沸石膜時的種種缺陷。

發明內容

本發明提供了一種用于工業溶劑脫水用管式膜材料的制備方法，其特征在于其包括以下步驟：

（1）將α-氧化鋁粉體、NaA沸石與造孔劑、粘結劑混合均勻后，經真空練泥后獲得的泥料進行擠壓成型，并在干燥后進行高溫焙燒獲得管式載體；

（2）以硅源、鋁源、氫氧化鈉、水為原料制備鑄膜液，其中鑄膜液摩爾比 為 Al2O3∶ SiO2 ∶ Na2O ∶ H2O ＝ 1 ∶ 1-5 ∶ 1-10 ∶ 100-1000；

（3）將步驟（1）中制備的載體拋光處理，與鑄膜液一起置于高壓反應釜中進行連續流動法原位水熱處理以獲得管式膜材料。

本發明的創新點在于將作為膜晶化晶種的沸石顆粒與制備載體的骨料及相應的添加劑進行混合制備具有誘導晶化成膜功能的特殊的載體?；谠搫撔曼c，本發明對骨料的種類進行了選擇，在剛玉、高嶺土、莫來石、α-氧化鋁、γ-氧化鋁等多種骨料進行了對比實驗發現，α-氧化鋁與沸石顆粒的結合度較好。將摻雜的骨料制備成了管式載體，并在其內部原位水熱制備出了NaA沸石膜。相對于采用晶種涂敷的二次生長，本發明省略了晶種涂敷步驟，有利于工業化方法，而相對于原位生長法，本發明的載體上（及其內部）具有沸石顆粒，有利于降低沸石膜的合成時間并可以有效的控制膜的晶化過程，采用本發明的載體及合成方法，NaA沸石膜的晶化時間優選為4-12h，晶化溫度優選為50-100℃。

由于載體內部孔道內含有一定量的沸石顆粒，如果采用傳統的靜態水熱合成法，在晶化過程載體內部一直浸入鑄膜液，那么載體內部也容易生長出沸石從而堵塞載體內部通道減少膜的通量。為此采用連續流動法原位水熱合成，即將管式載體的兩端通過循環泵與合成液儲罐相連以使合成液連續的通入和通出載體，此方法使得鑄膜液在管式載體內部快速連續流過，避免鑄膜液浸入載體內部從而避免載體孔被堵塞。

優選的，所述的α-氧化鋁粉體為球形粉體，平均粒徑為500-800nm。