用于異丙醇脫水的NaA型沸石膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)材料滲透分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種沸石分子篩膜的制備方法，特別涉及一種用于異丙醇分離的NaA型分子篩的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識(shí)的日益增強(qiáng)，世界各國(guó)尤其是經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)達(dá)且對(duì)進(jìn)口能源需求量大的美國(guó)、日本、西歐等國(guó)開始對(duì)傳統(tǒng)的高耗能、高污染工業(yè)進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改革。膜分離技術(shù)由于其與傳統(tǒng)工業(yè)中的分離技術(shù)相比具有低耗能、不產(chǎn)生污染、易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離、易于放大等優(yōu)點(diǎn)，在化工、食品、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金等工業(yè)部門得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
[0003]分子篩膜因其具有高的水熱穩(wěn)定性、分子級(jí)別的規(guī)則孔道和可離子交換等特點(diǎn)而受到人們的廣泛關(guān)注.NaA型分子篩的骨架Si/Al為1，具有很強(qiáng)的親水性；孔道大小為0.42nm，介于水和大多數(shù)有機(jī)分子之間。高的鋁含量和合適的孔道大小特點(diǎn)使得在多孔支撐體上形成的NaA型分子篩膜對(duì)水具有很高的選擇透過(guò)性。采用NaA型分子篩膜的滲透汽化過(guò)程應(yīng)用于共沸(近共沸)水/有機(jī)混合物的分離具有很廣的應(yīng)用前景。2001年，Morigami等首次報(bào)道了 NaA型分子篩膜在脫除異丙醇中少量水制備無(wú)水異丙醇分離過(guò)程中的大規(guī)模應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于異丙醇脫水的NaA型沸石膜的制備方法，該方法制備的NaA型沸石膜用于分離高濃度異丙醇脫水，分離系數(shù)在色譜極限范圍內(nèi)達(dá)到無(wú)窮。
[0005]具體采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種用于異丙醇脫水的NaA型沸石膜的制備方法，以NaA型分子篩作為晶種，在多孔載體管表面直接引入超薄均勻晶種層，水熱晶化合成出具有不同硅鋁比的高性能的NaA型沸石膜；其制備方法按如下步驟進(jìn)行:先采用熱浸潰法在多孔載體管表面引入一層NaA型分子篩，再采用涂拉發(fā)引入第二層NaA型分子篩，形成致密超薄晶種層；以硅溶膠、氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和去離子水為原料，按摩爾配比S12 = Al2O3=0.5?3，Al2O3:Na20=2?6，H2OiAl2O3=10?300配制晶化母液；將制備好的晶化母液加入到含有聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中，并放入預(yù)植晶種的多孔載體管，反應(yīng)溫度為60?80°C，水熱合成4?6h ;反應(yīng)完成后取出反應(yīng)釜，并加入相同配比的晶化母液，再微波加熱至60?80°C，反應(yīng)I?3h ;反應(yīng)完成后，用去離子水洗滌載體管，并在80°C下烘干即可。
[0007]所述多孔載體管平均孔徑為I?3 μ m ;
[0008]所述NaA型分子篩的粒徑大小為0.05?5 μ m。
[0009]本發(fā)明提供的NaA型沸石膜的制備方法，所述晶化母液原料的摩爾配比優(yōu)選:
[0010]S12: Al203=2 Al2O3:Na20=6 H2O: Al203=150o
[0011]本發(fā)明提供的NaA型沸石膜的制備方法，所述多孔載體管優(yōu)選a -Al2O3管，孔隙率為 50%ο
[0012]本發(fā)明提供的NaA型沸石膜的制備方法，所述多孔載體管平均孔徑優(yōu)選I?2 μ m。
[0013]本發(fā)明提供的NaA型沸石膜的制備方法，所述NaA型分子篩的粒徑大小優(yōu)選0.1 ?0.5 μ m。
[0014]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用的兩層NaA型分子篩結(jié)合形成致密超薄晶種層，有利于形成均勻的成核點(diǎn)，并且增強(qiáng)沸石膜的機(jī)械強(qiáng)度，提高耐溶脹性，延長(zhǎng)其使用壽命。并且本發(fā)明制備的NaA型沸石膜具有優(yōu)異的分離性能，在分離高濃度異丙醇含量的異丙醇水溶液時(shí)，透過(guò)側(cè)水的含量在色譜檢查條件下為100%，水對(duì)異丙醇的分離系數(shù)接近無(wú)窮。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0016]實(shí)施例1
[0017]孔隙率為50%的a -Al2O3陶瓷管作為載體，將其兩端用聚四氟乙烯塞密封。將密封好載體管放置在170°C的烘箱中加熱2h，然后將炙熱的載體快速放入質(zhì)量濃度為8wt.%大晶種溶液中20s后緩慢取出，取下聚四氟乙烯塞放出載體管內(nèi)的水，50°C下干燥24h，形成第一層NaA型分子篩。再采用涂拉法引入第二層NaA型分子篩，形成致密超薄晶種層。
[0018]以硅溶膠、氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和去離子水為原料，按摩爾配比S12 = Al2O3=0.5，Al2O3:Na20=2, H2O = Al2O3=10配制晶化母液。先將硅溶膠加入到氫氧化鈉溶液中，室溫下攪拌16h形成溶液A ;再把偏鋁酸鈉在劇烈攪拌下緩慢的加入到溶液A中，再加入氟化鈉溶液，攪拌Ih形成穩(wěn)定的晶化母液。
[0019]將制備好的晶化母液的一半加入到含有聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中，并放入預(yù)植晶種的多孔載體管，反應(yīng)溫度為60°C，水熱合成6h ;反應(yīng)完成后取出反應(yīng)釜，再加入剩余的晶化母液，再微波加熱至60C，反應(yīng)3h ;反應(yīng)完成后，用去離子水洗滌載體管，并在80°C下烘干即可。
[0020]所述多孔載體管平均孔徑為I?3 μ m ;
[0021]所述NaA型分子篩的粒徑大小為0.05?5 μ m。
[0022]本實(shí)施例所述多孔載體管平均孔徑為I?2 μ m。
[0023]本實(shí)施例NaA型分子篩的粒徑大小為0.1?0.5 μ m。
[0024]實(shí)施例提供的NaA型分子篩對(duì)高濃度異丙醇溶液的分離系數(shù)接近無(wú)窮。
[0025]實(shí)施例2
[0026]孔隙率為50%的a -Al2O3陶瓷管作為載體，將其兩端用聚四氟乙烯塞密封。將密封好載體管放置在170°C的烘箱中加熱2h，然后將炙熱的載體快速放入質(zhì)量濃度為8wt.%大晶種溶液中20s后緩慢取出，取下聚四氟乙烯塞放出載體管內(nèi)的水，50°C下干燥24h，形成第一層NaA型分子篩。再采用涂拉法引入第二層NaA型分子篩，形成致密超薄晶種層。
[0027]以硅溶膠、氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和去離子水為原料，按摩爾配比Si02:Al203=3，Al2O3:Na20=6, H2O:Al203=300配制晶化母液。先將硅溶膠加入到氫氧化鈉溶液中，室溫下攪拌16h形成溶液A ;再把偏鋁酸鈉在劇烈攪拌下緩慢的加入到溶液A中，再加入氟化鈉溶液，攪拌Ih形成穩(wěn)定的晶化母液。
[0028]將制備好的晶化母液的一半加入到含有聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中，并放入預(yù)植晶種的多孔載體管，反應(yīng)溫度為80°C,水熱合成4h ;反應(yīng)完成后取出反應(yīng)爸,再加入剩余的晶化母液，再微波加熱至60C，反應(yīng)Ih ;反應(yīng)完成后，用去離子水洗滌載體管，并在80°C下烘干即可。
[0029]所述多孔載體管平均孔徑為I?3 μ m ;
[0030]所述NaA型分子篩的粒徑大小為0.05?5 μ m。
[0031]本實(shí)施例所述多孔載體管平均孔徑為I?2 μ m。
[0032]本實(shí)施例NaA型分子篩的粒徑大小為0.1?0.5 μ m。
[0033]實(shí)施例提供的NaA型分子篩對(duì)高濃度異丙醇溶液的分離系數(shù)接近無(wú)窮。
[0034]實(shí)施例3
[0035]孔隙率為50%的a -Al2O3陶瓷管作為載體，將其兩端用聚四氟乙烯塞密封。將密封好載體管放置在170°C的烘箱中加熱2h，然后將炙熱的載體快速放入質(zhì)量濃度為8wt.%大晶種溶液中20s后緩慢取出，取下聚四氟乙烯塞放出載體管內(nèi)的水，50°C下干燥24h，形成第一層NaA型分子篩。再采用涂拉法引入第二層NaA型分子篩，形成致密超薄晶種層。
[0036]以硅溶膠、氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和去離子水為原料，按摩爾配比S12 = Al2O3=L 5，Al2O3:Na20=4, H2O:Al203=250配制晶化母液。先將硅溶膠加入到氫氧化鈉溶液中，室溫下攪拌16h形成溶液A ;再把偏鋁酸鈉在劇烈攪拌下緩慢的加入到溶液A中，再加入氟化鈉溶液，攪拌Ih形成穩(wěn)定的晶化母液。
[0037]將制備好的晶化母液的一半加入到含有聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中，并放入預(yù)植晶種的多孔載體管，反應(yīng)溫度為80°C,水熱合成4h ;反應(yīng)完成后取出反應(yīng)爸,再加入剩余的晶化母液，再微波加熱至60C，反應(yīng)Ih ;反應(yīng)完成后取出，用去離子水洗滌，并在80°C下烘干即可。
[0038]所述多孔載體管平均孔徑為I?3 μ m ;
[0039]所述NaA型分子篩的粒徑大小為0.05?5 μ m。
[0040]本實(shí)施例所述多孔載體管平均孔徑為I?2 μ m。
[0041]本實(shí)施例NaA型分子篩的粒徑大小為0.1?0.5 μ m。
[0042]實(shí)施例提供的NaA型分子篩對(duì)高濃度異丙醇溶液的分離系數(shù)接近無(wú)窮。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于異丙醇脫水的NaA型沸石膜的制備方法，以NaA型分子篩作為晶種，在多孔載體管表面直接引入超薄均勻晶種層，水熱晶化合成出具有不同硅鋁比的高性能的NaA型沸石膜；其制備方法按如下步驟進(jìn)行:先采用熱浸潰法在多孔載體管表面引入一層NaA型分子篩，再采用涂拉發(fā)引入第二層NaA型分子篩，形成致密超薄晶種層；以硅溶膠、氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和去離子水為原料，按摩爾配比S12 = Al2O3=0.5?3，Al2O3:Na20=2?6，H2OiAl2O3=10?300配制晶化母液；將制備好的晶化母液加入到含有聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中，并放入預(yù)植晶種的多孔載體管，反應(yīng)溫度為60?80°C，水熱合成4?6h ;反應(yīng)完成后取出反應(yīng)釜，并加入相同配比的晶化母液，再微波加熱至60?80°C，反應(yīng)I?3h ;反應(yīng)完成后，用去離子水洗滌載體管，并在80°C下烘干即可； 所述多孔載體管平均孔徑為I?3 μ m ; 所述NaA型分子篩的粒徑大小為0.05?5 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異丙醇脫水的NaA型沸石膜的制備方法，其特征在于:所述晶化母液原料的摩爾配比為:S12: Al203=2 Al2O3:Na20=6 H2O: Al203=150。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異丙醇脫水的NaA型沸石膜的制備方法，其特征在于:所述多孔載體管為a -Al2O3管，孔隙率為50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異丙醇脫水的NaA型沸石膜的制備方法，其特征在于:所述多孔載體管平均孔徑為I?2 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異丙醇脫水的NaA型沸石膜的制備方法，其特征在于:所述NaA型分子篩的粒徑大小為0.1?0.5 μ m。
【專利摘要】用于異丙醇脫水的NaA型沸石膜的制備方法，以NaA型分子篩作為晶種，在多孔載體管表面直接引入超薄均勻晶種層，水熱晶化合成出具有不同硅鋁比的高性能的NaA型沸石膜；其制備方法按如下步驟進(jìn)行：先采用熱浸漬法在多孔載體管表面引入一層NaA型分子篩，再采用涂拉發(fā)引入第二層NaA型分子篩，形成致密超薄晶種層；以硅溶膠、氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和去離子水為原料配制晶化母液；先水熱合成4～6h；反應(yīng)完成后取出反應(yīng)釜，并加入相同配比的晶化母液，再微波加熱至60～80℃，反應(yīng)1～3h；反應(yīng)完成后，用去離子水洗滌載體管，并在80℃下烘干即可。
【IPC分類】C07C29-76, C07C31-10, B01D71-02, B01D67-00, C01B39-14, B01D69-10
【公開號(hào)】CN104548956
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310501059
【發(fā)明人】秦宏佳
【申請(qǐng)人】大連市沙河口區(qū)中小微企業(yè)服務(wù)中心
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月21日