[发明专利]自支撑Li-ABW分子筛膜用于分离硬水中钙离子的应用

说明书

本发明公开了自支撑Li‑ABW分子筛膜分离硬水中钙离子的应用，所采用的自支撑Li‑ABW分子筛膜直径为40mm，厚度为6～8mm，在操作压差为0.01～0.09MPa下，对硬水中Ca²⁺浓度为100～400mg/L的硬水进行膜分离，其分离效率为99.8％以上。本发明以固体废弃物循环流化床粉煤灰为原料制备的自支撑Li‑ABW分子筛膜，成本低廉、绿色环保，膜分离装置简单、操作便捷、分离效率高。

技术领域

本发明属于应用分子筛膜软化水领域，具体涉及利用自支撑Li-ABW分子筛膜用于分离水中的钙离子的应用。

背景技术

硬水的使用会给人们的日常生活和工业生产带来诸多困扰，尤其高钙、镁离子引起的结垢问题会大大降低锅炉的导热效率，严重结垢会引起锅炉爆炸等问题。目前，硬水的软化方法主要包括：离子交换法、吸附法、加药软化法、电化学软化法以及膜分离法^[1]。其中，膜分离法由于其操作简单、膜分离水质优良、浓缩水排放少、节省占地面积等优点倍受关注^[2]。然而，当前用于硬水软化的有机高分子膜存在对进水压力要求较高，设备投资、运行成本以及膜组件造价高等问题。

分子筛膜是一种具有分子与离子筛分功能的新型无机膜材料，具备一般无机膜的高温热稳定性、抗化学腐蚀、机械强度高、膜通量高等特点，又兼有分子筛孔径均一、比表面积大、吸附及离子交换能力强等优势，是最具潜力的膜材料之一。传统分子筛膜的合成主要是在多孔载体如氧化铝等载体或支撑体上通过原位水热合成法、晶种法、堵孔法、微波加热法、脉冲激光沉积法和电泳沉积法合成具有支撑体的分子筛膜。然而，分子筛晶体颗粒在支撑体上的随机生长以及支撑体的粗糙程度会严重影响分子筛膜的性能，而支撑体的使用也使得分子筛膜的制备成本大幅度增加。自支撑分子筛膜是近年来报道的新型多晶沸石膜，其合成方法简单、膜性能优异^[3，4]。贺艳^[3]报道了采用地质聚合物原位转化分子筛的方法，成功制备了性能良好的NaA自支撑分子筛膜，探讨了其在海水淡化方面的应用研究。结果表明：该方法制备的NaA分子筛膜表面致密、均匀，抗压强度达到57.6MPa，对于温度25℃，质量百分数为3.5％的NaCl溶液，随着膜厚从9.4mm减少到2mm，水的通量从0.42增加到4.74Kg/m²·h。当膜厚超过9.4mm时，对Na离子的截留率超过99.5％。冒进^[4]等以煅烧高岭土和水玻璃为原料制备地质聚合物，采用水热合成法原位合成了自支撑八面沸石(简称FAU型)膜。通过渗透汽化实验考察了自支撑FAU型沸石膜对乙醇/水混合物体系的渗透通量以及分离因数。结果表明：在进料温度为50℃、原料中乙醇的含量为70％的条件下，FAU型沸石膜具有较高的渗透通量和分离因数，其渗透通量和分离因数分别达到1.41kg/m²·h和16.8。

申请人公开了“一种块体Li-ABW沸石的合成方法”(中国专利申请号：201810126623.1)^[5]，该方法将CFB粉煤灰:白炭黑:氢氧化锂:去离子水的质量比为1:0.18:0.1～0.12:0.96～1拌和，经成型、养护、脱模、得到块体CFB粉煤灰地聚合物，将块体CFB粉煤灰地聚合物置于反应釜内，经Li⁺引导合成、干燥得到具有一定机械强度的块体Li-ABW沸石。

申请人通过系统查阅了大量的国内专利以及文献资料，未发现关于自支撑Li-ABW分子筛膜分离钙离子的方法的相关报道。

以下是相关参考文献：

[1]张亚峰，安路阳，王宇楠，徐歆未，张立涛，宋迪慧，水中硬度去除方法研究进展，煤炭加工与综合利用，12(2017)54-63。

[2]袁俊生，焦亮，刘杰，利用纳滤膜软化浓海水研究，水处理技术，38(11)(2012)81-83。

[3]贺艳，地质聚合物原位转化NaA分子筛制备机理研究与应用，广西大学(2013)。