一种动态水热合成中空纤维外壁SUZ-4型分子筛渗透汽化膜及其溶剂脱除甲醇的方法技术

本发明专利技术属于分子筛膜的合成技术领域，具体公开了一种动态水热合成中空纤维外壁SUZ

【技术实现步骤摘要】
一种动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜及其溶剂脱除甲醇的方法


[0001]本专利技术属于分子筛膜的合成
，具体涉及一种动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜及其溶剂脱除甲醇的方法。

技术介绍

[0002]无机分子筛材料具有良好的吸附、催化、形状选择性和离子交换性能，因此可作为膜材料广泛应用于分离膜制备过程。与其它无机材料的分离膜相比，分子筛膜具有整齐均一且便于调控的孔道结构，其孔道尺寸虽因分子筛类型而异，但与众多重要工业原料的分子尺寸相近，再加上良好的化学稳定性、热稳定性、抗污染性和易改性的特点，可在气体分离、渗透汽化分离、膜反应器、传感器等领域都有着广阔的应用前景。虽然已知的沸石分子筛种类众多，但是已经制备为分子筛膜的还是相对有限，因此开发更多类型的沸石膜是十分具有前景意义的。
[0003]1992年首次发现并制备SUZ
‑
4沸石分子筛，其具有由五元、六元、八元和十元环组成的三维孔结构。SUZ
‑
4分子筛最大的十元环孔径为0.52nm
×
0.46nm，其孔径接近于许多分子的大小，因而在分离应用中具有一定的潜力。目前，SUZ
‑
4分子筛已进行了催化性能的研究。Teketel(J.Catal.327(2015)22
‑
32)对SUZ
‑
4分子筛在甲醇制烃中的催化性能进行了相关研究。Dyballa(Microporous Mesoporous Mater.265(2018)112
‑
122)对SUZ
‑
4沸石进行了优化，研究了其在甲醇转化为烯烃和甲烷转化为甲醇中的应用。高珊等(Microporous Mesoporous Mater.159(2012)105
‑
110,Microporous Mesoporous Mater.174(2013)108
‑
116)提出了合成纳米纤维状SUZ
‑
4沸石的结晶生长机理，探索了SUZ
‑
4沸石的无模板绿色合成方法。然而，用于分离有机化合物的SUZ
‑
4沸石膜的制备研究几乎没有文献报道。
[0004]在膜技术中，渗透汽化技术具有着简单、灵活、能耗低和占地面积小等优势，特别是还适用于共沸混合物、热敏化合物和有机混合物的分离，这对于一些有机物的提纯提出了新的思路。采用渗透汽化技术对甲基丙烯酸甲酯和碳酸二甲酯等常用有机物中的甲醇进行脱除是值得考虑的。该法与常规的精馏方法相比能耗更低，并且不存在热力学平衡的限制。将制备出高性能的分子筛膜材料应用于分离有机混合物的渗透汽化技术，具有广泛应用前景的研究方向。

技术实现思路

[0005]为了解决常规静态水热合成中合成液用量大，合成的分子筛膜膜层较厚且易出现杂晶，提高分子筛膜管的性能的技术问题，本专利技术提供了一种动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜及其溶剂脱除甲醇的方法。
[0006]本专利技术技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜的方法，采用动态水热合成体系为中空纤维外壁各处提供均一的合成条件，动态合成SUZ
‑
4型分子
筛膜，其具体步骤为：
[0008](1)以多孔陶瓷中空纤维为支撑体，首先对其进行预处理：用0.5
‑
2.0mol/L氢氧化钠溶液浸泡24h，取出后超声清洗至pH值为中性，置于70～90℃烘箱中干燥；
[0009](2)将经过研磨后的SUZ
‑
4型分子筛颗粒超声分散于去离子水中，并在其中加入0.1～0.3wt.％的羟丙基纤维素，并用0.5
‑
2.0mol/L的硝酸调节pH至3～5，配制成固含量0.5～2.0wt.％的晶种悬浮液；
[0010](3)涂覆晶种层：将步骤(1)中干燥好的支撑体的两端用生料带封住并缓慢放入步骤(2)中配制的晶种悬浮液并静置20～60s，随后在5
‑
30s内将支撑体取出，随后将支撑体放入60～80℃烘箱烘干30～60min；该步骤重复三次，并在涂晶完成之后将支撑体放入80～100℃烘箱烘干1
‑
3h；
[0011](4)配制合成液：按照配比7.9KOH:1Al2O3:2.6TEAOH:21.2SiO2:498.6H2O将硅源、铝源、钾源、有机模板剂溶解于去离子水中制备合成液；
[0012](5)动态水热合成SUZ
‑
4分离层：将涂晶后的支撑体两端用带有孔槽的聚四氟乙烯板固定，并垂直放置于水热合成釜的内衬中。缓慢倒入合成液，并确保当合成釜侧放时支撑体能够被完全浸没。将合成釜放置在均相反应器的转盘上，并在转速为20～50rmp，温度为120～160℃的条件下进行动态水热合成。动态水热合成12
‑
48h后，取出膜管，用去离子水超声清洗20～50min。随后清洗三次，放置于室温条件下，静置过夜干燥。
[0013](6)热处理去除有机模板剂：将步骤(5)得到的膜放置于马弗炉中，以0.1～0.3℃/min的升温和降温速率，将炉温升至500～600℃，并保温4
‑
8h去除模板剂，随后即得到SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜。
[0014]进一步，所述步骤(2)中研磨后SUZ
‑
4型分子筛颗粒比表面积为320
‑
360m2/g。
[0015]所述步骤(5)中的均相反应器具有可调节转速且固定反应釜的旋转转盘。
[0016]本专利技术还提供一种所述动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜的方法所制备的动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜。
[0017]本专利技术还提供一种所述动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜在渗透汽化有机溶剂提纯中的应用。
[0018]本专利技术进一步提供一种所述动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜溶剂脱除甲醇的应用方法，由图6所示的渗透汽化装置，在水浴锅加热的条件下，甲醇和甲基丙烯酸甲酯或甲醇和碳酸二甲酯的混合溶液与分子筛膜接触。这时发生溶解扩散过程，并且在真空泵产生的压力差推动下透过膜的分子不断被除去，是渗透过程不断进行。在冷阱处，渗透侧的透过膜的分子冷凝下来并被收集在玻璃试管中，从而得到混合物中分离出的甲醇。所述SUZ
‑
4型分子筛膜用于10wt.％甲醇
‑
甲基丙烯酸甲酯和10wt.％甲醇
‑
碳酸二甲脂体系的渗透汽化分离实验，在温度为50℃，涂覆晶种浓度为1.0wt.％,晶化时间为24h时，该膜对体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以多孔陶瓷中空纤维为支撑体，对其进行预处理；(2)将经过研磨后的SUZ
‑
4型分子筛颗粒超声分散于去离子水中，再加入0.1～0.3wt.％的羟丙基纤维素，用0.5
‑
2.0mol/L的硝酸调节pH至3～5，配制成固含量0.5～2.0wt.％的晶种悬浮液；(3)涂覆晶种层：将步骤(1)中预处理好的支撑体的两端用生料带封住并放入步骤(2)中配制的晶种悬浮液静置20～60s，随后在5～30s内将支撑体取出，随后将支撑体放入60～80℃烘箱烘干30～60min；该步骤重复数次，并在涂晶完成之后将支撑体放入80～100℃烘箱烘干1
‑
3h；(4)配制合成液：按照配比7.9KOH:1Al2O3:2.6TEAOH:21.2SiO2:498.6H2O将硅源、铝源、钾源和有机模板剂溶解于去离子水中制备合成液；(5)动态水热合成SUZ
‑
4分离层：将涂晶后的支撑体两端用带有孔槽的聚四氟乙烯板固定，并垂直放置于水热合成釜的内衬中；倒入合成液，并确保当合成釜侧放时支撑体能够被完全浸没；将合成釜放置在均相反应器的转盘上，在转速为20～50rmp，温度为120～160℃的条件下进行动态水热合成；动态水热合成12
‑
48h后，取出膜管，清洗，室温，静置过夜干燥。(6)热处理去除有机模板剂：将步骤(5)得到的膜放置于马弗炉中，以0.1～0.5℃/min的升温和降温速率，将炉温升至500～600℃，保温4～8h去除模板剂，即得到SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜。2.如权利要求1所述的一种动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜的方法，其特征在于，所述预处理为用0.5
‑
2.0mol/L氢氧化钠溶液浸泡24h，取出后超声清洗至pH值为中性，置于70～90℃烘箱中干燥。3.如权利要求1所述的一种动态水热合成中空纤维外壁SUZ
‑
4型分子筛渗透汽化膜的方法，其特征在于，步骤(5)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许振良，林宇飞，詹子明，张新，马晓华，程亮，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：