[发明专利]一种DDR分子筛膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种DDR分子筛膜的制备方法，将经球磨得到的Sigma‑1分子筛晶种配置成晶种悬浮液，将晶种涂覆到支撑体上；将金刚烷胺、乙烯胺、去离子水、硅溶胶混合得到合成液，水热合成制备DDR分子筛膜；臭氧煅烧得到活化的DDR分子筛膜。与现有技术相比，本发明采用高沸点乙烯胺类化合物作为矿化剂，解决了采用乙二胺作为矿化剂合成时带来的有毒气体挥发问题，并且制备的DDR分子筛膜厚度明显降低。

技术领域

本发明属于分子筛膜技术领域，具体提供了一种DDR分子筛膜的制备方法。

背景技术

气体分离膜是一种新兴的膜分离技术，相对于传统的分离技术，其具有分离能耗低、占地面积小和无污染等优点。在众多膜材料中，分子筛膜因其规整的孔道结构，良好的吸附性，热化学稳定性，机械稳定性成为国内外研究者的研究热点。分子筛膜是在多孔支撑体上生长一层连续且致密的分子筛。其中DDR分子筛是一种特殊的八元环分子筛，且对CO₂表现出较强的优先吸附性能。其有效孔径为0.36×0.44nm，在分离小分子气体领域具有先天的优势。

为了推动DDR分子筛膜在气体分离领域的实际应用，制备高渗透性的分子筛膜是关键。分子筛膜的气体渗透性与膜层厚度密切相关，厚度增加会使传质阻力增高，导致渗透率下降。因此在保证膜层致密性的情况下尽可能减小膜层厚度是提高渗透性的有效方案。此外，DDR分子筛膜的合成过程中需要添加大量的乙二胺作为矿化剂，乙二胺的沸点低、易挥发。容易带来环境污染问题，也对铸膜液高温老化过程中的密封带来了较高的要求。以上等因素都阻碍了DDR分子筛膜的工业化应用。

发明内容

本发明提供了一种DDR分子筛膜的制备方法，其特征在于针对DDR分子筛膜膜层厚度难以控制导致渗透性较低的问题。

本发明提供了一种DDR分子筛膜的制备方法，包括如下步骤：

第1步，负载晶种的支撑体的制备：球磨Sigma-1分子筛晶种溶于水中配置成晶种悬浮液，涂覆到多孔支撑体上；

第2步，DDR分子筛膜的制备：将金刚烷胺、乙烯胺、去离子水、硅溶胶按一定的摩尔比配制合成液，通过二次水热合成法制备分子筛膜。

第3步：DDR分子膜的活化：采用臭氧气氛对合成的DDR分子筛膜进行处理，得到活化后的DDR分子筛膜。

所述的第1步中，Sigma-1晶种悬浮液的质量浓度是0.1wt.％-2wt.％，涂覆方法为浸渍提拉。

所述的第1步中，所述的支撑层的材质为多孔陶瓷。

所述的第2步中，所述乙烯胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一种或多种。

所述的第2步中，合成液硅源中SiO₂、金刚烷胺、乙烯胺和水的摩尔比为1:0.01-0.06:0.2-1:20-80。

所述的第2步中，二次水热合成的温度为120-180℃，反应时间为3-48h。

所述的第3步中，采用臭氧气氛对合成的DDR分子筛膜进行处理的时间为72-192h，处理温度为200-250℃。

本发明还提供了一种采用上述制备方法制备的DDR分子筛膜。

本发明还提供了一种上述的DDR分子筛膜在用于气体分离中的用途。

所述的气体分离是指CO₂/CH₄气体分离。

与现有技术相比，本发明采用高沸点乙烯胺作为矿化剂来制备了DDR分子筛膜，避免了采用易挥发的乙二胺作为矿化剂时带来的环境污染问题和高密封问题，并且更高分子量的乙烯胺使得在同样条件下制备的DDR分子筛膜更薄，利于制备出通量更大的DDR分子筛膜。

附图说明