[发明专利]晶种法制备耐酸性沸石分子筛膜的方法

说明书

晶种法制备耐酸性沸石分子筛膜的方法，包括以硅源、铝源和有机模板剂在水热条件下先合成晶种，将其负载于多孔载体，再将涂覆晶种的多孔载体置于硅源、铝源、有机模板剂形成的合成液中，水热条件下合成耐酸性沸石分子筛膜。本发明制备的沸石分子筛膜膜层薄、连续、致密、分布均匀，无明显缺陷，膜平均厚度在100nm～50μm，硅铝比较高(5～12)，孔径较小(0.36*0.44nm)。其在各种酸度的有机酸溶液中表现出很好的稳定性和渗透性能，适用于酸性条件下的渗透汽化过程；其在有机物/水混合物特别是酸性体系表现出对水分子优异的选择透过性。

技术领域

本发明属于膜技术分离领域，具体涉及一种用于液体混合物分离的耐酸性沸石分子筛膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的高速发展，社会对能源的需求越来越大。我国目前的能源系统效率为33％，比国际平均水平低约10个百分点，因此必须高度重视过程节能问题。分离过程是工业生产中的重要操作过程之一，它广泛用于化学，医药，食品，生化等工业过程中。目前，分离过程占到化学工业过程能量消耗的40～60％，因此降低分离过程的能耗受到了全球性的普遍重视。膜分离具有操作能耗低，单程分离度高的显著优势，将在传统化工过程变革和现代过程工业强化中发挥重大作用。渗透汽化是一种新型的膜分离技术，具有操作简单、环境友好和易于耦合放大等优点。与传统的分离技术如蒸馏和共沸精馏相比，渗透汽化过程中仅有渗透组分发生相变，可节约大量能耗，此外，渗透汽化分离过程不受汽液平衡的限制，无需加入第三种组分即可打破共沸体系，对产品无不良影响。因而渗透汽化在近沸、恒沸体系的分离，有机溶剂中微量水的脱除，水中微量有机物的浓缩和有机物/有机物分离等方面具有明显的技术和经济优势。

现有的渗透汽化膜大多为有机膜，如亲水性的聚乙烯醇和纤维酸酯，疏水性的聚二甲基硅氧烷和聚偏氟乙烯等。有机膜可分离液体混合物，但分离因子和通量均不高，难以达到工业应用水平。此外，有机膜在热稳定性、机械稳定性及化学稳定性方面存在着不可克服的缺陷。无机膜克服了上述缺点，近年来有关其制备和应用研究受到广泛关注。NaA型分子筛膜率先在乙醇、异丙醇等有机溶剂脱水领域实现了工业应用，并取得良好的经济效益。然而NaA型沸石分子筛膜因其骨架中存在高的铝含量而不耐酸，即使混合液中含有痕量的酸都会破坏其稳定性。因而，NaA型分子筛膜在酸性体系的分离中受到限制。有机酸及其衍生物是重要的化工产品，用途极为广泛，我国乙酸、丙烯酸、乙酸乙酯等产品的年产量都在百万吨以上。特别是随着乙酸及乙酸酯加氢制乙醇技术的成熟与推广，其产量必将进一步扩大。对于有机酸及其衍生物与水形成的共沸物体系，亟待开发同时具备较强耐酸能力和脱水能力的分子筛膜。因此，耐酸型沸石分子筛膜已经成为沸石分子筛膜研发领域的重点。