[发明专利]静电纺丝技术辅助生长用于水脱盐的MFI型分子筛膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于水脱盐技术领域，具体涉及一种利用静电纺丝技术辅助生长用于水脱盐方面应用的MFI型分子筛膜的方法。 

背景技术

世界上淡水资源不足，水资源危机的加剧已成为人们日益关切的问题。我国人均淡水资源占有量仅为世界平均水平的28％，水资源短缺已成为制约经济社会持续发展的重要因素之一。作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。发展海水淡化产业，对缓解沿海地区和海岛水资源短缺状况，促进苦咸水、微咸水淡化利用，保障水资源持续利用具有重要意义。在已经开发的多种淡化技术中，由于反渗透法具有耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点，已成为最有效、最节能的海水淡化技术之一，而反渗透膜是反渗透技术的核心。目前主体的高分子类反渗透膜不但使用寿命普遍较短，而且膜的稳定性差再生非常困难，因此，开发新型的、易再生的反渗透膜势在必行。在过去的十年里，分子筛膜以其优异的稳定性和结构特点受到了越来越多的关注。MFI型分子筛是分子筛膜中最受人们关注的一类，也是目前研究最为广泛、活跃的一类分子筛膜。其之所以如此受关注，主要的原因是：(1)MFI型分子筛具有优良的孔道结构，两种相互交联的孔道体系，一是b轴方向的十元环直线形孔道 一是a轴方向的十元环正弦形孔道 有优良的择型催化性能；(2)其孔径尺寸与许多重要工业原料（C4及C4以上的烯烃，二甲苯同分异构体等）的分子直径相当，因而应用领域非常广泛；(3)其硅铝比高，具有很高的热稳定性，即使在1000℃的高温也能保持晶形的稳定。然而目前没有一种方法适于在各种不同形状的载体表面生长高质量的MFI型分子筛膜，限制了该类膜材料的发展。 

静电纺丝技术是现有唯一的可以连续制备直径低至几纳米纤维的技术。实施这种技术需要包括高压电源、喷头和接收装置等等。在外加电场的作用下，聚合物溶液或者熔体克服自身的表面张力，从喷丝针头喷出形成喷射细流，细流在喷射过程中溶剂蒸发或者熔体凝固最终在接收装置上形成纤维。该技术应用广泛， 可以采用天然聚合物、共混聚合物和带有发色团、纳米微粒或者活性基团的聚合物制备具有各类应用前景的纳米纤维，并且可以制备具有特殊结构的纤维，如多孔纤维、核壳纤维、中空纤维、有序排列和三维结构的纤维等。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种借助于静电纺丝技术在各种不同形状载体的表面上生长用于水脱盐方面应用的高质量MFI型分子筛膜的方法。 

本发明所述的合成方法主要包括如下步骤： 

a)制备MFI型分子筛晶种： 

将0.5～5克质量分数10％～40％的四丙基氢氧化铵溶液滴加于0.2～4克去离子水中，搅拌下均匀分散；然后加入1～8毫升正硅酸乙酯，继续搅拌陈化1～5天后，再在100℃～170℃水热条件下反应5～48h，将得到的产物经过离心收集沉淀，并用去离子水洗涤沉淀至pH呈中性后，在50～150℃下烘干，得到MFI型分子筛白色晶种粉末； 

b)制备MFI型分子筛的晶种纺丝溶液 

将0.01～2克的MFI型分子筛晶种粉末加入到1～10克乙醇中，在超声条件下分散均匀；然后加入0.01～2克聚乙烯吡咯烷酮，搅拌下溶解，形成粘稠的纺丝溶液； 

c)制备MFI型分子筛的晶种膜 

以多孔陶瓷管、多孔陶瓷片、具有曲面的不锈钢网、单质铜网、多孔二氧化硅片、多孔二氧化硅管等载体为接收装置，将b）步骤中配置好的MFI型分子筛晶种的纺丝溶液0.1～2毫升在1～20千伏电压下静电纺丝，从而在载体上形成均匀的纤维层；然后将载体在400～700℃下煅烧2～10小时，即可在载体上得到连续的晶种膜。 

d)制备MFI型分子筛膜 

将10～200克去离子水、0.1～20克质量分数10％～40％的四丙基氢氧化胺水溶液、0.5～30克正硅酸乙酯混合，搅拌陈化至水解完全，装入高压反应釜，并放入具有MFI晶种膜的载体，保持载体竖直，在100～200℃下晶化1～5天；将载体洗涤后烘干，最后在400～700℃下煅烧3～12小时除去分子筛孔道内的有机模板分子，从而在载体上得到MFI分子筛膜。