[发明专利]核壳型ZSM-5/SAPO-5复合分子筛膜及其制备方法以及生物质燃气净化上的应用

摘要

本发明涉及一种核壳型ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛膜的制备方法，包括以下步骤：ZSM‑5分子筛合成液的制备、SAPO‑5分子筛合成液的制备、核壳型ZSM‑5/SAPO‑5分子筛复合晶种的制备和核壳型ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛膜的制备，其中复合分子筛膜的制备为在载体表面制备PVA涂层，将复合分子筛晶种担载于修饰后的载体表面，将其置于反应容器中，反应完毕自然降温至室温，清洗干燥得到核壳型ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛膜。本申请提出工艺条件温和、过程简单的合成方法，合成的核壳型ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛膜，从而将核壳型复合分子筛膜的结构特性和活性金属催化剂的优势结合为一体。

主权项

1.一种核壳型ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛膜在生物质燃气净化上的应用，其特征在于：所述核壳型ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛膜，以ZSM‑5分子筛为核，SAPO‑5分子筛作为壳的核壳结构；所述核壳型ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛膜的制备方法，包括以下步骤：(1)ZSM‑5分子筛合成液的制备：反应体系的原料摩尔组成以氧化物计为：1Al₂O₃:aSiO₂:bTemplate:cH₂O:dX，a＝10～1000，b＝0.5～3，c＝45～1000，d＝0～0.3，X为过渡金属盐，Template为模板剂；按照上述用量，将硅源滴入到水中，并搅拌至完全水解成为硅溶胶，在搅拌状态下，将铝源和模板剂顺次逐步滴加到所述硅溶胶中，并持续搅拌至均匀，最后将反应液的pH值调节到10～12，即制得ZSM‑5分子筛合成液；(2)SAPO‑5分子筛合成液的制备：反应体系的原料摩尔组成以氧化物计为：1Al₂O₃:eP₂O₅:f SiO₂:g Template:kH₂O:mX，e＝0.8～1.3，f＝0.05～0.5，g＝0.5～3，k＝45～1000，m＝0～0.3，X为过渡金属盐，Template为模板剂；按照上述用量，在搅拌条件下，将过渡金属盐及铝源逐步加入到磷酸水溶液中，待其完全溶解后，将模板剂和硅源顺次逐步滴加到混合液中，并持续搅拌至均匀，最后将该反应液的pH值调节到2.0～6.5，即制得SAPO‑5分子筛合成液；(3)核壳型ZSM‑5/SAPO‑5分子筛复合晶种的制备：将步骤(1)制得ZSM‑5分子筛合成液放入反应容器中，而后将密闭的反应容器放入到已经升温至140～200℃的加热装置中，并在搅拌条件下反应12～100小时，反应完毕后，反应容器自然降温至室温，而后将所制备样品取出，进行清洗和离心分离，即制得ZSM‑5分子筛晶种；将所述ZSM‑5分子筛晶种放入到SAPO‑5分子筛合成液中，所述ZSM分子筛晶种与所述SAPO‑5分子筛合成液的固液比为0.1～1，而后将装有所述ZSM‑5分子筛晶种和所述SAPO‑5分子筛合成液的密闭反应容器放入到已经升温至150‑200℃的加热装置中，并在搅拌条件下反应12～100小时，反应完毕后，反应容器自然降温至室温，而后取出所制备样品，并用蒸馏水清洗及离心分离，干燥得到核壳型ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛晶种；(4)核壳型ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛膜的制备：采用旋涂法在进行预处理后的载体表面制备一层5‑20μm厚的平整PVA涂层，然后用机械碾压法将步骤(3)所制备的ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛晶种均匀担载于修饰后的载体表面，并将其置于装有SAPO‑5分子筛合成液的反应容器中，使所述载体完全浸没于所述步骤(2)制备的SAPO‑5分子筛合成液中，在160‑200℃条件下，微波加热反应器中反应1～10小时，反应完毕后，反应容器自然降温至室温，而后取出所制样品进行清洗，干燥得到核壳型ZSM‑5/SAPO‑5复合分子筛膜；步骤(1)所述的d和步骤(2)所述的m不同时为0，步骤(1)和步骤(2)中所述的过渡金属选自铁、钴和镍中的一种。