[发明专利]一种超薄SSZ-13分子筛膜的经济合成方法

说明书

本发明涉及一种超薄SSZ‑13分子筛膜的经济合成方法，将晶种负载在多孔载体上，在模板剂溶液或分子筛膜合成母液浸渍后，在只有少量液体(模板剂溶液或分子筛膜合成母液，且与载体无直接接触)的晶化釜中晶化，将晶种层中的无定型颗粒定点转化为分子筛晶体，并最终形成连续的分子筛膜。与现有技术相比，本发明合成出超薄的SSZ‑13分子筛膜，有效降低膜的厚度至200～500纳米，从而大幅降低了传质阻力，提高了渗透率。此外，分子筛膜的合成避免了传统水热合成所需要大量合成母液，原料利用率大幅提高，属于原子经济合成，采用此法也可适用于其它分子筛膜的合成。

技术领域

本发明涉及分子筛合成领域，尤其是涉及一种超薄SSZ-13分子筛膜的经济合 成方法。

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。例如，在CO₂脱除领域，由于膜分离装置具有能耗低、连续性操作、设备投 资低、体积小、易维护等优点，因此非常适合高CO₂含量的苛刻分离环境。

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。二次生长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。

传统的二次生长法是目前的主流合成方法，存在着方法简单，成膜质量较好的 优点。但二次生长法难以制备得到超薄的分子筛膜(通常为2～10微米)，导致了较 高的传质阻力和较低的渗透率，这严重制约了其商业化应用。此外，水热合成母液 的原料利用率极低，导致极大的浪费和三废排放，不符合绿色化学的理念。

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重组法超薄SSZ-13分子筛膜的经济合成方法，解决了现有技术中难以制备得到超薄分子筛膜 的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超薄SSZ-13分子筛膜的经济合成方法，将晶种负载在多孔载体上，在模 板剂溶液或分子筛膜合成母液浸渍后，在只有少量液体(模板剂溶液或分子筛膜合 成母液，且与膜管无直接接触)的晶化釜中晶化，将晶种层中的无定型颗粒定点转 化为分子筛晶体，并最终形成连续的分子筛膜。所制得的SSZ-13分子筛膜厚度可 在100～2000纳米之间，具有极高的CO₂-CH₄分离性能，具体包括以下步骤：

(1)对全硅CHA分子筛晶种进行球磨处理，经球磨后得到CHA纳米晶种的 分子筛晶体被深度碎片化和无定形化，得到的是细小的CHA分子筛晶体和无定形 的颗粒，其尺度均小于100纳米，甚至更小；

(2)将CHA分子筛纳米晶种均匀涂覆到多孔载体上，通过调节浸涂液的浓 度和/或涂覆的次数涂覆厚度为20～2000纳米，然后在室温下晾干；

(3)将浸涂后的载体置于模板剂溶液中或SSZ-13分子筛膜合成母液中浸泡 5～600s，取出置于室温下晾干；