[发明专利]一种超薄分子筛膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超薄分子筛膜及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)制备纳米级晶种；(2)将纳米级晶种均匀涂覆到多孔载体管上；(3)配制分子筛膜合成母液；(4)将步骤(2)得到的多孔载体管和步骤(3)所得母液进行晶化；(5)将晶化结束后，将得到的膜管进行洗涤、干燥处理；(6)焙烧、冷却后得到活化的超薄分子筛膜。与现有技术相比，本发明具有采用高硅铝比的合成母液、避免使用有机模板剂、能有效的调节膜厚等优点。

技术领域

本发明涉及分子筛膜的合成领域，尤其是涉及一种超薄分子筛膜及其制备方法。

背景技术

无机分子筛膜是在多孔载体上制备一层连续、致密、均匀的分子筛而得到。由于无机分子筛膜具有孔径均一、耐高温、抗化学溶剂及可进行离子交换等优点，因此在膜催化反应、气体分离、液体渗透汽化分离及环境保护等领域有巨大的应用潜力。如具有MFI结构的ZSM-5和Silicalite-1分子筛膜，其孔道直径约0.55纳米，适用于正构烷烃-异构烷烃的分离，醇-水分离，二甲苯异构体的分离等。

目前，在多孔载体上制备无机分子筛膜的方法主要有：原位水热合成法、二次合成法及干凝胶法等。原位水热合成法是将多孔载体直接放入合成母液中，在水热条件下，使分子筛在载体表面生长成膜。该方法操作简单，但是膜的质量受多种因素影响，需反复晶化合成，使得分子筛膜比较厚。二次合成法是将多孔载体预涂晶种，再置于合成母液中原位水热晶化成膜。该方法是对原位水热合成法的改进。

申请号为200580008446.8的中国发明专利申请披露了一种高选择性支撑式SAPO薄膜，通过使多孔薄膜支撑物的至少一个表面与老化合成凝胶接触，制备出高选择性支撑式SAPO薄膜。申请号为200810050714.8的中国发明专利申请披露了一种选择性分离甲烷气的SAPO-34分子筛膜的制备方法，采用晶种诱导二次合成的方法合成出分离甲烷气的SAPO-34分子筛膜。传统的水热合成法制备分子筛膜，具有方法简单等优点，但制备的膜厚通常为2-10微米，造成较大的传质阻力和较低的渗透率，不利于分子筛膜的商业应用。故而，有必要开发一种简单廉价的方法来制备超薄分子筛膜。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用高硅铝比的合成母液、避免使用有机模板剂的超薄分子筛膜及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超薄分子筛膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)制备纳米级分子筛晶种：将模板剂和去离子水混合，再加入硅源搅拌水解得到晶种反应液，然后水热晶化后得到分子筛晶种，球磨后得到纳米级分子筛晶种；

(2)将纳米级分子筛晶种均匀涂覆到多孔载体管上；

(3)配制分子筛膜合成母液：将碱源和去离子水混合，加入硅源和铝源进行搅拌，得到分子筛膜合成母液；且分子筛膜合成母液中Si/Al的摩尔比为 (300-2000):1。

(4)将步骤(2)得到的多孔载体管和步骤(3)所得母液进行晶化；

(5)将晶化结束后，将得到的膜管进行洗涤、干燥处理；

(6)焙烧、冷却后得到活化的超薄分子筛膜。

进一步地，步骤(1)中所述的模板剂包括四丙基氢氧化铵，所述的硅源包括正硅酸乙酯，所得晶种反应液中SiO₂、四丙基氢氧化铵、H₂O和乙醇的摩尔比为(20-30):(5-10):(300-400):100。

进一步地，步骤(1)中所述混合的时间为1-10min，搅拌的时间为1-5h，水热晶化的温度为60-120℃，时间为24-96h。