一种无模板剂制造技术

本发明专利技术涉及新型多孔膜材料合成及有机溶剂脱水分离技术领域，提供了一种无模板剂

【技术实现步骤摘要】
一种无模板剂SUZ
‑
4分子筛膜静置快速合成方法与在丁醇脱水中的应用


[0001]本专利技术涉及新型多孔膜材料合成及有机溶剂脱水分离
，尤其涉及一种无模板剂
SUZ
‑4分子筛膜静置快速合成方法与在丁醇脱水中的应用
。

技术介绍

[0002]SUZ
‑4分子筛是一种具有由五元
、
六元
、
八元和十元环构成的三维孔道结构的新型分子筛，最大十元环的孔径为
0.52nm
×
0.46nm。
其独特的孔道结构被广泛应用于吸附分离及催化领域
。
[0003]渗透汽化膜分离技术具有分离过程不受气液平衡限制
、
设备操作简单和节能降耗等优点，特别适用于共沸或近沸混合物的分离
、
气体分离以及膜反应器等领域
。
而这其中最关键的在于膜材料的选择，分子筛膜因具有优异孔道结构和良好热稳定性被认为是渗透汽化膜分离技术优异的膜材料
。
基于
SUZ
‑4分子筛在支撑体表面交互共生而形成的
SUZ
‑4分子筛膜因其独特孔道结构同样在有机物的分离领域具有优异的应用前景
。Worathanakul
等
([J].International Journal of Chemical and Biological Engineering,2008,1(3):131
‑
135.)r/>采用四乙基氢氧化铵为模板剂，通过擦涂法的涂晶方式，在莫来石支撑体上首次制备出了
SUZ
‑4分子筛膜
。
左雅萌等
([J].
辽宁工程技术大学学报
,2019,38(2):168
‑
173.)
在管状氧化铝支撑体上采用动态水热晶化法，
150℃
下晶化
24h
制备出了膜厚约为
10
微米的
SUZ
‑4分子筛膜，同样地，该反应溶胶体系含有机模板剂四乙基氢氧化铵
。
最优条件下合成的膜在
50℃
下，分离
90wt
％乙酸乙酯
/10wt
％水溶液时，渗透通量为
0.42kg m
‑2h
‑1，分离因子达到
286。
许振良等
([Z].CN113634138B.)
公开了一种采用是乙基氢氧化铵为有机模板剂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，当晶化时间为
24h
时，该膜对
50℃
下
10wt.
％甲醇
‑
甲基丙烯酸甲酯体系中水的选择分离因子超过
10000
，通量可达
3.83kg m
‑2h
‑1。
[0004]目前合成
SUZ
‑4分子筛膜通常都采用有机模板剂和旋转动态水热合成法，尚未有采用无有机模板剂和静置合成
SUZ
‑4分子筛膜的相关报道
。
然而，昂贵有机模板剂的使用不仅大幅度增加成本，且在煅烧过程中易造成膜层裂纹和污染环境等问题
。
而旋转动态水热合成使得反应设备复杂，进一步限制了
SUZ
‑4分子筛膜的实际应用价值
。
此外，目前还没有
SUZ
‑4分子筛膜在丁醇溶液脱水分离应用中的相关报道
。

技术实现思路

[0005]针对目前
SUZ
‑4分子筛膜合成过程中存在以下问题：使用昂贵有机模板剂
、
采用旋转动态合成使得设备复杂
、
以及合成时间较长等问题
。
探究具有优异渗透选择性的无模板剂
SUZ
‑4分子筛膜的静置快速合成是其能否真正应用的关键
。
[0006]本专利技术旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种采用球磨晶种诱导和碱度调节来获得高晶化速率，并通过静置烘箱或静置油浴加热的合成方法快速合
成出具有高透水选择性的
SUZ
‑4分子筛膜
。
本专利技术目的基于以下技术方案实现：
[0007]本专利技术目的第一方面，提供了一种无模板剂
SUZ
‑4分子筛膜静置快速合成方法，包括以下步骤：
[0008]S1、
无模板剂
SUZ
‑4晶种制备：将铝源和碱源混合溶于水中，然后加入硅源，搅拌老化，得到反应溶胶，后进行水热晶化，离心分离得到固相，烘干碾磨，得到无模板剂
SUZ
‑4分子筛晶种；
[0009]S2、
支撑体晶种层负载：将步骤
S1
制备的无模板剂
SUZ
‑4分子筛晶种研磨成颗粒大小为5微米～
20
微米的晶体，后超声分散于溶剂中配制成晶种悬浮液，通过热浸渍法将晶种均匀负载在多孔支撑体的外表面，得到晶种化支撑体；
[0010]S3、SUZ
‑4膜反应溶液的配制：以硅源
、
铝源
、
碱源和超纯水水为原料，混合搅拌形成乳白色悬浮液，老化，得到膜反应溶液；其中，所述碱源为氢氧化钾，原料的摩尔配比用氧化物的形式表示为：
H2O/SiO2＝5～
45
，
KOH/SiO2＝
0.4
～
0.8
，
Al2O3/SiO2＝
0.03
～
0.09
；
[0011]S4、
无模板剂
SUZ
‑4膜的制备：将步骤
S1
制备的无模板剂
SUZ
‑4晶种按合成溶胶用量的
0.01wt
％～
0.2wt
％添加到步骤
S3
所得反应溶液中，并加入步骤
S2
所得晶种化支撑体，一起置于反应釜中通过静置加热进行晶化反应，晶化温度为
120
～
160℃
，时间为8～
24h
，晶化完成后用流动水清洗至中性，烘干，得到无模板剂
SUZ
‑4分子筛膜
。
[0012]球磨后破碎的较小颗粒分子筛晶种往往具有更好的晶化活性，可以显著加快晶化速率
。
此外，通过控制碱度
(KOH/SiO2＝
0.4
～
0.8)
可以使硅源和铝源的溶解度增加，显著降低硅铝酸盐聚合度，从而加快晶体成核速度，缩短了诱导期，从而提高晶化速度；而进一步增加碱度超过
0.8
时，则容易出现杂晶相...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无模板剂
SUZ
‑4分子筛膜静置快速合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
无模板剂
SUZ
‑4晶种制备：将铝源和碱源混合溶于水中，然后加入硅源，搅拌老化，得到反应溶胶，后进行水热晶化，离心分离得到固相，烘干碾磨，得到无模板剂
SUZ
‑4分子筛晶种；
S2、
支撑体晶种层负载：将步骤
S1
制备的无模板剂
SUZ
‑4分子筛晶种研磨成颗粒大小为5微米～
20
微米的晶体，后分散于溶剂中配制成晶种悬浮液，通过热浸渍法将晶种均匀负载在多孔支撑体的外表面，得到晶种化支撑体；
S3、SUZ
‑4膜反应溶液的配制：以硅源
、
铝源
、
碱源和超纯水水为原料，混合搅拌形成乳白色悬浮液，老化，得到膜反应溶液；其中，所述碱源为氢氧化钾，原料的摩尔配比用氧化物的形式表示为：
H2O/SiO2＝5～
45
，
KOH/SiO2＝
0.4
～
0.8
，
Al2O3/SiO2＝
0.03
～
0.09
；
S4、
无模板剂
SUZ
‑4膜的制备：将步骤
S1
制备的无模板剂
SUZ
‑4晶种按合成溶胶用量的
0.01wt
％～
0.2wt
％添加到步骤
S3
所得反应溶液中，并加入步骤
S2
所得晶种化支撑体，一起置于反应釜中通过静置加热进行晶化反应，晶化温度为
120
～
160℃
，时间为8～
24h
，晶化完成后用流动水清洗至中性，烘干，得到无模板剂
SUZ
‑4分子筛膜
。2.
根据权利要求1所述的一种无模板剂
SUZ
‑4分子筛膜静置快速合成方法，其特征在于，步骤
S1
中所述无模板剂
SUZ
‑4晶种的原料摩尔配比用氧化物的形式表示为：5～
40SiO2:Al2O3:2
～
16KOH:100
～
900H2O。3.
根据权利要求1所述的一种无模板剂
SUZ
‑4分子筛膜静置快速合成方法，其特征在于，步骤
S1
中：所述老化为在
30
～
70℃
范围内老化4～
24h
；所述水热晶化所采用的加热方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉琴，吴晓位，魏政清，陈祥树，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：