[发明专利]一种NaA分子筛膜的合成方法

说明书

本发明公开了一种NaA分子筛膜的合成方法，具体步骤为：1)支撑体表面的预处理；2)支撑体表面晶种层的制备；将NaA分子筛晶种分散在乙醇中，得晶种液，采用滴涂的方法将晶种液涂覆在预处理好的支撑体表面，烘干得表面附着晶种层的支撑体；3)NaA分子筛膜的制备：置于NaA分子筛膜生长液中，加热进行水热反应进行晶化制得NaA分子筛膜。本发明涉及的制备方法简单可行，适合于批量生产；采用滴涂的方法，能够在亲水性不是很好的氧化铝支撑体上生成致密性、平整度好的NaA分子筛膜，其可重复性高，分离性能好，适合推广应用。

技术领域

本发明属于分子筛膜制备技术领域，具体涉及一种NaA分子筛膜的合成方法。

背景技术

据统计，工业上的能源消耗约占总能源消耗的32％，而这些能量大部分应用在了物质分离方向。现有的分离技术包括精馏、萃取、吸附、重结晶等，其中应用最广泛的是精馏，此过程中，需要不断地重复汽化和冷凝，这需要大量的能源消耗，并且精馏在其他能量利用方面存在很多低效率情况。而膜分离技术与这些传统分离技术相比，具有能量消耗低、污染少、易于实现连续分离、易于与其他分离过程耦合、使用条件温和、易于放大等优点，在很多工业领域的应用越来越广泛。

膜分离技术的关键在于膜组件，主要分为有机膜、无机膜和生物膜。无机膜较有机膜相比，具有机械强度高、耐化学腐蚀强、耐高温、不容易老化等优点，得到了广泛的应用。而NaA分子筛膜作为无机膜的一种，除具备了无机膜的优点外，同时由于其有效孔径为0.41nm，硅铝比为1等特点，使其成为目前人工合成的最具亲水性的分子筛，并且它在有机溶剂脱水，尤其是在醇水共沸物体系等的脱水领域具有优异的分离效果。近年来能源短缺，燃料乙醇拥有了很大的发展前景，无水乙醇的制备一般采用精馏的方法，但是当水含量较少时，产生恒沸物，很难得到100％乙醇，若把NaA分子筛膜应用到渗透蒸发分离技术中，将会推动燃料乙醇的应用。

目前NaA分子筛膜的合成方法主要包括原位合成法、二次生长法、微波加热合成法、蒸汽相转化法等。原位水热合成法简单易于操作，但是这种制膜方法对膜的厚度，晶粒的大小都不容易控制，且膜表面容易凹凸不平、出现裂纹等问题，对膜的分离性能和通量都产生较大的影响。目前应用最广泛的是二次生长法，这种方法把晶体的生长期和成核期分开，首先在支撑体表面涂覆一层晶种，用来作为原位水热合成过程中的晶核，当在合成液体系中进行水热反应时，作为生长中心，这样缩短了膜的晶化时间，对于膜的厚度，杂晶的生成，都起到了一定的控制作用；其中，支撑体表面的涂晶步骤对所得NaA分子筛膜的质量具有重要的影响。

目前，涂晶的方法有很多，如热浸渍法、真空涂晶法、擦涂法等。其中应用最广泛的热浸渍法，通过把支撑体进行热处理后内部形成热空气，在浸入晶种液时急剧冷却形成负压，在压差的推动下，使晶种吸附在支撑体的表面形成晶种层；在此过程涂覆时间短，晶种分布不够均匀，即使多次重复涂晶也不能完全覆盖载体表面。其他几种涂覆方法也都很难实现晶种在支撑体上均匀分布。晶种涂覆的好坏，对NaA分子筛膜的厚度，均匀度，还有致密性等具有较大的影响，从而影响膜的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有NaA分子筛膜二次生长法制备过程中存在的晶种分布不均匀和致密性低等问题，提供一种通过滴涂法，将晶种均匀、致密的涂覆于亲水性不是很好的支撑体上，并通过水热反应制备致密、平整的分子筛膜的合成工艺，所得分子筛膜分离性能高、渗透通量大，且涉及的制备工艺简单便捷，重复性高，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种NaA分子筛膜的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)支撑体表面的预处理；对氧化铝板进行打磨，置于水中进行超声震荡清洗，然后依次浸泡于盐酸溶液和氢氧化钠溶液中，再超声震荡水洗至中性，干燥，取出备用；