[发明专利]一种分子筛膜的制备方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种膜的制备方法，特别涉及一种分子筛膜的制备方法。

背景技术

有机溶剂在现代工业中起着举足轻重的作用，可用于医药、化工、材料、冶金等诸多领域。在某些应用场合中，对有机溶剂的纯度要求比较苛刻，例如要求有机溶剂纯度在99.99%以上，而水是有机溶剂中常见的杂质类型之一，由于其与某些有机溶剂互溶，因此脱水在产品精制时显得十分重要。

在现有有机溶剂脱水工艺中，渗透汽化是较为理想的一种工艺，其具有能耗低、工艺简单等诸多优点。而对于渗透汽化工艺而言，渗透汽化膜是渗透汽化工艺中的关键因素。而现有的渗透汽化膜基本包括有机膜和无机膜两类，而分子筛膜是常见的无机渗透汽化膜类型，因其结构稳定等特点收到诸多关注。

根据结晶结构的不同，分子筛具有不同的构型，例如LTA、MFI、MOR、AFI、FER、FAU、DDR等。DDR是主要成分由二氧化硅构成的结晶，其微孔由含有氧8元环的多面体形成，同时氧8元环的微孔径为4.4×3.6埃。因为其近乎全硅的骨架结构和合适的孔径范围，DDR分子筛膜理应成为一种应用潜力巨大的分子筛膜种类之一。DD3R是常见的一种DDR构型的分子筛，现有技术中已具有多篇关于DD3R分子筛膜的制备方法，但是目前，其工业化应用较少，刨除制备方法复杂的原因，其主要的原因在于膜在晶化过程中容易产生其他类型晶体，特别是SGT。其他类型晶体的出现会严重降低膜的性能，从而影响了其应用。

基于现有技术和经验，其他类型的晶体的出现往往是由于分子筛膜晶化的后半段，也就是说，在前半段的晶化时间中出现杂晶的可能性较小。但是倘或采用短时间的晶化，分子筛膜膜层较薄，难以保证其渗透性能。

发明内容

为解决分子筛膜在晶化过程中出现其他类型晶体，本发明提供了一种分子筛膜制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种分子筛膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将载体在去离子水中浸泡、烘干以备用。将载体在去离子水中浸泡可以有效的去除载体中的杂质以影响后续膜层晶化。

（2）将sigma-1晶体加入乙醇中以制备晶种涂覆液，其中sigma-1的质量分数为1-10%，并添加2wt%的勃姆石溶胶，超声、搅拌处理，其中sigma-1晶体的粒径为800-1000nm。现有技术中均是将晶种液置于水中制备晶种涂覆液，而本发明抛弃传统做法，根据sigma-1晶体的本身固有特性，创造性的将晶种置于乙醇中制备晶种涂覆液，结果发现采用同样的sigma-1晶体、同样的浓度制备的分子筛膜，在选择性和渗透通量方面，采用乙醇作为晶种涂覆液制备的膜均远远好于采用水作为稀释溶剂的。另外，现有技术中针对晶种涂覆方面的技术，一般是在晶种液中添加羟乙基纤维素或羟丙基纤维素作为粘结剂以防止晶种层的脱落，但是在试验中发现采用上述两种粘结剂制备该分子筛膜，膜晶化成功率不及80%，而在意外发现采用勃姆石溶胶作为粘结剂，晶种粘结效果要明显好于上述两种粘结剂，制备的膜晶化成功率在90%以上。

（3）将晶种液涂覆在载体外表面，重复1-5次，烘干制备接种载体。

（4）以金刚烷胺：二氧化硅：乙二胺：氧化铝：氢氧化钠：水摩尔比为10:60:180： 2: 3: 6000的比例配制制膜液A。现有技术中尚未有制备sigma-1膜的制膜液配比，本发明首次将现有技术中合成sigma-1晶体的配比稀释后作为制膜液配比，并将金刚烷胺的配比进行了降低，并对具体的稀释倍数进行了实验尝试，从而创造了最佳的配比，该配比相对于制备晶体的配比，降低了模板剂的用量，提高了经济性。

（5）将接种载体置于成膜釜中，倒入制膜液A以完全浸没接种载体。

（6）在180℃温度下晶化，晶化时间为12-24h以制备分子筛膜坯体A。sigma-1晶体层的最佳晶化温度是180℃，根据该温度，又对具体的晶化时间进行了多次尝试，结果发现，晶化时间12-24h最佳，优选16h-18h，晶化时间过短，膜层太薄，再加上后续比较薄的DD3R晶体层，渗透性能得不到保障，而如果晶化时间过长，膜层较厚，再加上后续的DD3R晶体层，容易在后续的膜层焙烧过程中产生裂缝，从而降低了渗透性能。

（7）将晶化结束后的分子筛膜坯体A用去离子水冲洗、浸泡至表面pH接近中性，并烘干备用。

（8）以金刚烷胺：二氧化硅：乙二胺：水摩尔比为 9:100:150:4000的摩尔比配制制膜液B。

（9）将分子筛膜坯体A置于成膜釜中，倒入制膜液A以完全浸没分子筛膜坯体A；