[發明專利]T型沸石分子篩膜的制備方法

有效

• 申請號: 201910368204.3
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN109999676B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 楊建華;路穎;賀高紅;魯金明;張艷
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00;B01D61/36
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

本發明提供了一種制備T型沸石分子篩膜的方法，即凝膠轉化法制備T型沸石分子篩膜。將載體涂晶后再潤濕晾干，將一定配比凝膠合成液涂覆在載體表面，高溫晶化，獲得性能優異的T型沸石分子篩膜。該膜進行異丙醇/水，乙醇/水分離時，分離性能優異，并具有良好的時間依存性。本發明實驗設備簡單、操作方便，重復性高、節約原料，體現綠色化學的理念，具有重要的工業推廣及實際應用價值。

技術領域

本發明屬于膜分離材料技術領域，涉及到一種沸石分子篩膜的制備和應用，特別是T型沸石分子膜的凝膠轉化法制備方法。

背景技術

滲透蒸發膜分離技術進行有機溶劑脫水，可代替蒸餾、萃取、吸收等傳統分離方法，能夠以低能耗獲得高質量的產品，達到常規方法很難或無法實現的分離要求，尤其在分離共沸混合物、近沸混合物和熱敏化合物或低濃度組分混合物等方面擁有很大優勢。與傳統的精餾方式等相比，滲透蒸發膜裝置具有以下優點：運行能耗低，分離效率高，過程簡單，占地小，操作方便，不引入第三組分，產品純度高，品質穩定，過程綠色無污染等優點，因而具有巨大的工業化經濟潛力。

滲透蒸發膜按材料分為滲透蒸發有機膜和滲透蒸發無機膜。與有機膜相比，無機膜具有熱化學穩定性好，使用壽命長，設備易損件少，維修費用低，膜組件更換方便，膜通量高、分離系數大、無溶脹、耐溶劑腐蝕等諸多優點，成為滲透蒸發首選的膜材料。滲透蒸發無機膜采用分子篩作為膜層材料(核心分離膜層)，利用其規則的孔道結構實現不同組分間分子尺寸級別的分離。

T型沸石是由毛沸石和菱鉀沸石交互生長而成的共生晶體，毛沸石和菱鉀沸石的骨架結構不同但密切相關，兩種沸石相互作用使T型沸石的孔徑為0.36nm×0.51nm。T型沸石膜具有中等硅鋁比，具有良好的親水性和耐酸性，在分離水有機溶液中表現出良好的滲透汽化性能。

沸石分子篩膜的合成方法主要有原位水熱合成法、二次生長法、微波合成法、凝膠轉化法等。近年來專利和文獻報道的T型分子篩沸石膜的合成方法采用二次生長法(Journal of Materials Chemistry A,2017,5(34):17828-17832)或微波輔助二次生長法合成法(MicroporousMesoporous Materials,2009,124(1):117-122)，而采用凝膠轉化法合成T型沸石分子篩膜在國內外至今沒有報道。二次生長法或微波合成法均屬于水熱合成法，所用合成液量多，晶化成膜后釜底物質廢棄；而傳統的凝膠轉化法是在載體表面涂覆一層凝膠層，所需合成液量少，再將其放入盛有有機模板劑或水的反應釜中，加熱到一定溫度使其汽化，凝膠層在蒸汽的作用下發生晶化，形成沸石分子篩膜層。由于這種方法會增加有機模板劑的穩定性，但需要所產生的蒸汽進入凝膠層內部，會使膜層產生裂縫，很難制備出缺陷少的沸石分子篩膜，因此對該方法未應用于制備無需添加有機模板劑的T型沸石分子篩膜。

發明內容

本發明提供一種T型沸石分子篩膜的制備方法，所述方法首先使載體經過潤濕過程，然后在晾干的載體表面涂覆一層由沸石分子篩合成原料制備的凝膠層，晶化成膜，凝膠層在蒸汽的作用下形成沸石分子篩膜層。此方法在廉價的大孔載體上預涂晶種層，采用凝膠轉化法制備出的T型沸石分子篩膜的分離性能優異，具有一定的穩定性。該方法重復性高、有效節約溶劑、膜性能高。

本發明所涉及的T型沸石分子篩膜凝膠轉化法生產工藝，包括如下步驟：

一種T型沸石分子篩膜的制備方法，采用凝膠轉化法，在多孔載體表面依次涂覆晶種液獲得晶種層、涂覆凝膠液獲得凝膠層；然后將所述載體晶化處理后得到所述的T型沸石分子篩膜；所述多孔載體在經涂覆晶種層后，先經水或凝膠液(稀釋30倍以上的)浸漬后再涂覆凝膠液獲得凝膠層。

所述凝膠液由硅源、鋁源、氟鹽和堿液組成。

所述硅源為硅溶膠；所述鋁源為偏鋁酸鈉；所述氟鹽為氟化鈉和氟化鉀；所述堿液為氫氧化鈉和氫氧化鉀。

所述凝膠液的制備是將鋁源、氟鹽、硅源加入氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合堿液中，陳化10～50小時獲得。