[发明专利]一种T型沸石分子筛膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种T型沸石分子筛膜的制备方法，特别涉及制备具有一定导向性和良好耐酸性的T型沸石分子筛膜。

背景技术

有机溶剂的制备及提纯在石油化工、医药化工和新能源等领域是必不可缺的过程。然而多数有机物的精制并非在温和的条件下进行，它们的制备及提纯往往发生在高温、高压、微生物或酸性环境中，如乙酸、丙烯酸等有机酸的分离精制，医药化工所使用的溶剂乙醇、丙醇水溶液中存在着酸类；酯类的精制生产过程中也涉及到有机酸。传统的精馏、共沸精馏方法对有机物的精制存在能耗高，设备投资大，产生二次污染等缺点，尤其是分离一些近沸或共沸体系时，传统分离方法的分离效率低。

渗透汽化技术作为一种分离共沸或者接近沸点的液态混合物的有效节能新型膜分离技术之一，相对于传统的分离技术而言，具有分离效率高、能耗低、设备和操作相对简单、污染小等优点，近年来得到了广泛的关注。然而现在所用的渗透蒸发膜多为有机高分子膜，此类材料存在着化学稳定性、热稳定性和机械稳定性差的缺点，而且难以获得高的通量和选择性，从而使其应用领域受到了限制。

沸石分子膜是利用多孔材料作为载体，将沸石分子筛生长在其表面，它具有规则的孔道结构、表面特性可调、高分离性能、机械强度大，抗化学腐蚀和良好的热稳定性等优点，使其在高温、高压下，以及处于具有一定强度的酸碱介质或生物侵蚀等苛刻的操作环境下使用更具优势。因此，沸石分子筛膜是最具潜力最有前途膜之一，其制备与应用研究成为膜科学与技术的研究热点和前沿。

具有中等硅铝比(3-4)的T型沸石膜作为一种无机膜，与NaA膜和ZSM-5膜相比，是一种耐酸的亲水性分子筛膜，在分离水/有机溶液中表现出良好的渗透汽化性能。对于乙醇/水体系，尤其是酸性条件下，具有良好耐酸性的同时又保持较高亲水性的T型沸石膜具有广阔的应用前景。因此，详细考察T型沸石膜在分离乙醇/水方面的应用很有研究价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种T型沸石分子筛膜的制备方法，此方法通过两步变温热浸涂法在廉价的大孔载体上，预涂一层均一致密、无缺陷的晶种层，制备出的T型沸石分子筛膜的分离性能优良且耐酸性好。

本发明的一种T型沸石分子筛膜的制备方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

①将两端密封好的载体管置于100～200℃下预热3～6h后，浸渍到T型沸石分子筛与蒸馏水混合的悬浮液I中10～60s，干燥，煅烧，将表面粘附不牢的多余颗粒除去，得晶种层负载载体I；其中T型沸石分子筛的晶粒尺寸为2～6μm；

②将步骤①得到的晶种层负载载体I在50～100℃下预热3～6h后，浸渍到T型沸石分子筛与蒸馏水混合的悬浮液II中10～60s，干燥，得晶种层负载载体II；其中T型沸石分子筛的晶粒尺寸为0.05～2μm；

③合成液的预晶化：将合成液在60～100℃预晶化1～6h，得合成液I；其中，所述的合成液的组分摩尔比SiO₂∶Al₂O₃∶Na₂O∶K₂O∶H₂O为16～40∶1∶4～14∶1～5∶200～600；

④将步骤②得到的晶种层负载载体II放入步骤③得到的合成液I中，在90～150℃下晶化18～72h；

⑤洗涤至中性，自然晾干后，在30～100℃下干燥12～48h。

上述制备方法过程中，进一步的优化，为了使载体管内外压差增大，增加吸附驱动力，从而增强晶种与载体的粘附力，因此，载体管的预热温度优选为175℃；将载体管浸渍到质量浓度为3～10％的悬浮液I后，在100℃下干燥6～12h，200℃下固化6～12h，再用擦涂法将表面粘附不牢的多余颗粒擦掉。

上述制备方法中，进一步的优化技术方案，晶种层负载载体I的预热温度太低会使得管内外压差太小，导致吸附驱动力太小，温度太高会发生在浸涂过程中载体表面产生大量气泡，气泡的出现会严重影响晶种层的质量，因此，晶种层负载载体I的预热温度优选为80℃；将预热后的晶种层负载载体I浸渍到质量浓度为0.3～1％的悬浮液II后，在100℃下干燥6～12h。

上述制备方法中，将NaOH和KOH完全溶解于去离子水中后，加入NaAlO₂，待溶液澄清后缓慢滴加入硅溶胶，室温下陈化12h，制得合成液为了减少合成液中的成核点黏附在晶种层表面与之形成生长竞争，影响晶种层的晶体交互生长过程，因此，合成液优选在100℃下预晶化2h。