[发明专利]一种CHA分子筛膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种制备高性能CHA分子筛膜的方法，采用球磨CHA分子筛作为诱导晶种，具体是指在管式、中空纤维以及多通道外表面或内表面合成分子筛膜。该方法在加入氯化胆碱的条件下，通过调节合成液各组分的摩尔配比，合成出高稳定性高通量且形貌可控的分子筛膜，其合成的膜表现出良好的分离性能。

技术领域

本发明涉及制备高性能型CHA分子筛膜的方法及应用，尤其是指在加入氯化胆碱剂条件下，利用高碱度条件快速诱导合成形貌可控的高性能分子筛膜的方法，属于无机材料领域。

背景技术

沸石分子筛是一类具有规则孔道结构的硅铝酸盐材料，其骨架是由硅氧四面体和铝氧四面体组成。基于其规则的孔道结构、较强的选择吸附特性及催化活性，分子筛广泛应用于石油化工领域，并在石油组分的催化反应与分离过程中起到关键作用。同时，由于分子筛具有特殊的吸附性，其被广泛用作吸附剂和干燥剂。分子筛膜是由分子筛晶体交互生长形成的，其一般具有较好的致密性和连续性。因此，沸石分子筛膜不仅具有分子筛本身特有的吸附性能、规则的孔径、优异的化学稳定性，还可以实现溶剂分子之间的分离及气体分子之间的分离。目前，沸石分子筛膜技术主要用于液体分离、气体分离和膜反应器等过程研究。在溶剂脱水研究方面，分子筛膜渗透汽化技术已经实现了工业化应用，并在有机溶剂/水近沸物或恒沸物的分离方面显示出了明显的节能优势，近年来受到了许多国家的高度重视。同时，由于其可以实现分子水平上的分离，其在化学反应（分子筛膜反应器）中和有机物与有机物的分离方面也展现出较大的应用前景。

CHA分子筛膜具有较高的硅铝比(2～∞可调)，表现出良好的酸稳定性和水热稳定性，然而分子筛膜的制备却比较困难，一般需要使用模板剂才能合成出高性能分子筛膜。Zones采用N,N,N一三甲基金刚烷铵为模板剂，在配比为SiO₂ : Al₂O₃ : Na₂O : R₂O : H₂O=40 : 1 : 16 : 5 : 900条件下，150 ^oC晶化2～5 d，清洗干燥得到固体，再锻烧可得CHA晶体。Bourgogne M等使用HY分子筛，在100 ^oC下水热合成4 d，得到CHA分子筛。在制膜方面，Yamanaka等人使用N,N,N一三甲基金刚烷铵为模板剂，合成了分子筛膜，然而该模板剂价格昂贵且容易造成环境污染，不适于规模化制备，另外制备的膜较厚且通量较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能CHA分子筛膜的制备方法，在快速制备高性能CHA分子筛膜的同时原料成本低廉，且制备的膜具有一定的酸稳定性，有利于推动CHA分子筛膜的工业化生产。

本发明的第一个方面，提供了：

一种CHA分子筛膜的制备方法，包括如下步骤：

第1步，配制CHA分子筛晶种悬浮液，并在多孔支撑体上施加盖晶种悬浮液，可得到负载有晶种的支撑体；

第2步，将NaOH、铝源、硅源、氯化胆碱(CC)和水混合后进行老化，作为合成液；再将负载有晶种的支撑体在合成液中进行水热合成，得到CHA分子筛膜。

在一个实施方式中，第1步中CHA晶种在悬浮液中质量浓度是0.5～2 wt%，涂晶时间为5～30 s。

在一个实施方式中，第1步中CHA分子筛晶种，可直接水热合成获得，然后再通过球磨的方法进行处理而得到。

在一个实施方式中，第1步中采用的多孔支撑体的形状为片式、管式或中空纤维支撑体。

在一个实施方式中，第1步中施加晶种悬浮液的方法可以是旋涂、擦涂、浸涂或者真空抽吸中的一种或几种方法的组合。