一种由制造技术

本发明专利技术属于无机膜分离技术领域，具体涉及一种由

【技术实现步骤摘要】
一种由MFI和MEL共生形成的多级孔沸石膜的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于无机膜分离
，涉及一种由
MFI
和
MEL
共生形成的多级孔沸石膜的制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]生物质乙醇是以粮食
、
麦秆
、
草等为原料进行发酵所得，其发酵液中不仅含有乙醇
、
水等小分子物质，而且还有大量含碳的大分子物质，因此为了获得所需乙醇，需对其进行分离提纯
。
传统的
MFI
沸石膜
(silicate
‑
1)
具有均一的微孔结构，晶体结构中不含
Al
，疏水性较强，但是由于发酵液中非挥发性的副产物琥珀酸等物质的存在而导致膜受到污染，从而降低了通量和选择性
。
专利
CN1096635044A
公开了一种在
Al2O3载体上制备透醇膜的方法，采用
silicalite
‑
1/ZSM
‑
5(
晶种负载
)(MFI
型
)
用于透醇，通量仅在
1kg/(m2h)
；专利
CN109433022A
公开了一种透醇膜材料的制备方法，采用
silicalite
‑1晶种与载体结合方式制备
MFI
型沸石膜，用于透醇，通量仅在1‑
1.6kg/(m2h)
，可见这些膜的渗透通量过小，影响工业中发酵液的处理量
。

技术实现思路

[0003]为了解决膜渗透通量较低的问题，本专利技术提供了一种新型的多级孔沸石膜的制备方法，由
MFI
和
MEL
型结构构成，经重复支化旋转共生形成了片层之间的微孔和介孔，用于渗透汽化发酵液提纯乙醇，可以减少膜污染对渗透汽化分离生物质乙醇的通量影响，在相对低温的条件下开发出可用于生物质乙醇的优先透醇膜
。
通过在常规微孔沸石中引入介孔，使得外表面积增加，微孔扩散长度减小，从而提高了大分子的传质速率，进一步提高其渗透汽化脱醇性能
。
[0004]本专利技术提供的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0005]本专利技术提供的一种多级孔沸石膜的制备方法，包括如下操作步骤：
[0006]S1、
以包括二氧化硅
、
四丁基氢氧化铵和水的原料制备共生晶种；
[0007]S2、
采用浸渍提拉法，将晶种液涂覆在载体上，然后干燥焙烧；
[0008]S3、
将步骤
S2
得到的含晶种载体和晶化母液置于反应釜内，进行水热合成反应，结束后清洗干燥，得到所述多级孔沸石膜
。
[0009]进一步的，步骤
S2
中的载体是大孔陶瓷管或者陶瓷片
。
[0010]进一步的，步骤
S1
中的晶种原料摩尔配比为
SiO2：
TBAOH
：
H2O
＝1：
(0.2
～
2.0)
：
20。
[0011]进一步的，
S1
中的晶种的制备过程中，
60
～
100℃
下预晶化
24
～
48h
，水热合成温度为
100
～
150℃
，时间为
24
～
48h。
[0012]进一步的，步骤
S1
中的晶种是多级孔沸石分子筛，粒径为1～3μ
m
，晶种液浓度是1～
3wt
％
。
[0013]进一步的，步骤
S2
制备的载体在晶种液里的浸渍时间为5～
30s
，干燥温度为
80
～
200℃
，干燥时间为1～
3h
，然后放到马弗炉中焙烧，焙烧温度为
500
～
600℃
，焙烧3～
6h
，以
固化晶种
。
[0014]进一步的，步骤
S3
中合成母液以二氧化硅
、
四丁基氢氧化铵和去离子水为原料，摩尔配比为
SiO2：
TBAOH
：
H2O
＝1：
0.2
：
(20
～
50)。
[0015]进一步的，步骤
S3
中多级孔沸石膜预晶化温度为
60
～
100℃
，时间为
24
～
48h
，水热合成温度为
100
～
150℃
，时间为
24
～
48h。
温度过高或过低会导致生长出的膜的孔径过大或过小，对乙醇
/
水这一体系的分离效果变差；同理，若时间过长或过短，亦会导致膜的表面形态发生变化，时间过长，膜太致密，时间过短，膜有缺陷，分离性能下降
。
[0016]进一步的，水热反应合成沸石膜后，煅烧和降温过程采用程序控温方式，具体是先控制升温速率为5～
0.5℃/min
，升至
500
～
600℃
保持6～
12h
，再控制降温速率为5～
0.5℃/min
，降至室温
。
升温或降温速率过大会导致膜表面温差过大，出现温度应力，会使膜开裂
。
[0017]本专利技术的第二个目的是，提供一种渗透汽化分离生物质乙醇的方法，采用上述多级孔沸石膜作为分离膜
。
[0018]本专利技术的上述技术目的是由以下技术方案实现的：
[0019]一种多级孔沸石膜的应用方法，将多级孔沸石膜用于渗透汽化分离生物质乙醇脱醇，通过将介孔引入到微孔
MFI
的沸石膜中，增加孔的体积，减少物质的传输路径和传输阻力，从而使膜的长时间渗透汽化通量下降程度降低
。
[0020]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术提供了一种制备多级孔沸石膜的方法，膜内部经重复支化旋转共生形成了片层之间的微孔和介孔，其高的外表面积和减小的微孔扩散长度，增强了传输通道，提高了大分子的传质速率，显著提高了沸石材料的利用效率，消耗最小的能量
、
时间和原料，从而使得渗透汽化通量下降程度降低，提高分离性能
。
附图说明
[0022]图1为实施例
1(a
‑
b)
，实施例
2(c
‑
d)
，对比例
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多级孔沸石膜的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
S1、
以包括二氧化硅
、
四丁基氢氧化铵和水的原料制备共生晶种；
S2、
采用浸渍提拉法，将晶种液涂覆在载体上，然后干燥焙烧；
S3、
将步骤
S2
得到的含晶种载体和晶化母液置于反应釜内，进行水热合成反应，结束后清洗干燥，得到所述多级孔沸石膜
。2.
如权利要求1所述的多级孔沸石膜的制备方法，其特征在于，所述步骤
S2
中的载体是大孔陶瓷管或者陶瓷片
。3.
如权利要求1所述的多级孔沸石膜的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
中的晶种原料摩尔配比为
SiO2：
TBAOH
：
H2O
＝1：
(0.2
～
2.0)
：
20。4.
如权利要求1所述的多级孔沸石膜的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
中的晶种的制备过程中，
60
～
100℃
下预晶化
24
～
48h
，水热合成温度为
100
～
150℃
，时间为
24
～
48h。5.
如权利要求1所述的多级孔沸石膜的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
中的共生晶种是多级孔沸石分子筛，粒径为1～3μ
m
，晶种液浓度是1～
3wt
％
。6.
如权利要求1所述的多级孔沸石膜的制备方法，其特征在于：步骤
S2
制备的载体在晶种液里的浸渍时间为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：任秀秀，沈海艳，钟璟，徐荣，郭猛，齐婷，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：