疏水性锆硅分子筛膜的制备方法技术

一种疏水性锆硅分子筛膜的制备方法，它包括载体处理、制备锆硅分子筛前体溶胶、晶化、制备锆硅分子筛膜工艺步骤。本发明专利技术与现有的分子筛膜的制备方法相比，具有合成步骤简单、生产成本低等优点，采用本发明专利技术制备的锆硅分子筛膜，具有很好的疏水性，流通量大，用锆硅分子筛膜分离乙醇与水的混合物，在６０℃进行渗透汽化分离，进料侧乙醇的质量浓度为５％时，平均通量为０．５～１．８ｋｇ／ｍ↑［２］.ｈ，分离系数为１０～９５。锆硅分子筛膜可用于稀溶液中有机物的富集和废水中微量有机污染物的脱除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机膜材料
，具体涉及到锆硅分子筛膜。
技术介绍
随着石油、天然气和煤等不可再生资源的不断消耗，改变现有的以石化、煤炭为主的能源结构，寻找清洁高效的新能源和替代物，已成为世荆开究和投资的新热 点。其中，燃料乙醇作为一种可再生能源，用作汽车燃茅顿加剂来取代部分矿物燃料，同时减少环境污染，受到了普遍关注。20世纪70年代，世界很多国家开女誠 行燃料乙醇的工业化生产，借以替代石油资源。2005年，我国生产了 102万吨燃料 乙醇，仅次于巴西、美国，居世界第三位。2006年，我国燃料乙醇的生产达到130 万吨。推广^ffi燃料乙醇降是国家着力缓解能源、农业、环，问题的一项战略性 举措。然而通过发,得到的乙醇浓度只有5 9%左右，常用蒸馏、共沸精馏等方 法来提高乙醇的浓度，导致发斷去制备燃料乙醇的成本增加，其中最大的會激来自 于乙醇/水的分离。因为在乙醇含量为95. 75% (质量)时乙醇和水存在共沸组成， 制取99.8%含量以上的无水乙醇，需要采用共沸精馏、加盐萃取精馏、好筛吸附 等方法，而这些方法不但过程复杂而且能耗很高。渗透汽化是一种高效率、低f撫并且投资少的新M分离工艺技术，可以在较 低的會嫩下广泛的应用于传统的蒸馏、萃取和吸附等方法难以实现的分离任务。用 渗透汽化工艺技术来替代燃料乙醇生产工艺中的蒸馏和共沸精馏等高能耗的分离 工艺，可以有效地斷氐燃料乙醇的生产成本。同时渗透汽化工艺技术的应用也有助 于积极推动我国燃料乙醇发展计划。无机膜具有高的热稳定性、机械弓雖和化学稳定性，与有机膜相比剤艮大的优 势。其中，沸石好筛膜具有规则的孔道结构、大的比表面积和强的吸附性能，近 年来受到了广泛的关注。其中具有MFI结构的Siliciate-1 分子筛膜则具剤艮强的 疏冰性能以及好尺寸大小的孑L径结构，可以应用于水溶液中少量有机、蹄啲高选 择性除去，有效地实SfeK质净化或者有机翻U富集的目的。美国、日本等的研究学者一致致力于Siliciate-l 分子筛膜在乙醇/水分离中的实际化应用研究，但是， Siliciate-1分子筛膜的低通量成为制约其实际应用的瓶颈。尽管众多研究者多年 来一直试图制备出高通量的Siliciate-l分子筛膜，但收效微，目前所鹏的最 高通量也小于1 kg/m2h。向Siliciate-l骨架中引入杂原子并不影响其疏水性，但对于杂原子Siliciate-1分子筛膜在多孔载体上的形舰分离性能有影响。例如， 含钛的Siliciate-l分子筛膜的疏水性比Siliciate-1分子筛膜要高些，但通量并 没有显著提高。目前，国内外相关的研効艮多集中于疏水性好筛膜领域，但是向 Si 1 iciate-l骨架中引入锆杂原子制备相应的分子筛膜的研究未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服上述Si 1 iciate-l分子筛膜通量不高的缺 点，提供一种合成步骤简单、生产成本低的。解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括下述步骤1、 载体处理将多孔陶瓷管载体经砂纸打磨，用功率为200W频率为40Hz的超声波清洗10 分純置于1800W的电热恒M温鼓风干燥箱中100℃千燥4小时，降至室温，取出，固 定于含有聚四氟乙烯衬里的高压水热合成反应釜中，多孔陶瓷管载体的两端用聚四 氟乙烯带密封。2、 制备锆硅分子筛前体溶胶将四乙基正硅酸酯与四丁氧基锆或四氯化锆、四丙,氧化铵、水按摩尔比为 1: 0.003 0.02: 0.17 0.3: 30 120加入烧瓶中，700转/分钟的转速搅拌下充分混合，制备成锆硅分子筛前体溶胶。3、 晶化将锆硅分子筛前体溶胶倒入装有多孔陶瓷管载体的高压水热合成反应釜 中，密封高压水热合成反应釜，置于1800W的电热恒温鼓风干燥箱中静态水热 晶化，晶化温度为140 200°C、晶化时间为30 100小时，制备成含模板剂的分子筛膜。4、 制备锆硅分子筛膜取出高压水热合成反应釜，自然冷却或水冷却至室温，取出含模板剂的分子筛膜，用二次水100℃洗涤3次，每次l小时，放入1800W的电热恒，风千燥箱100℃干燥12小时，置于5000W的马弗炉中，以0. 5。C/分钟升温至550。C,焓烧5 6小时除去模板剂，以0. 5"C/分钟降温至室温，制备成疏水性锆硅分子筛膜。5、包装用卫生纸包好，将其置于干燥器中。在本专利技术的制备锆硅分子筛前鹏胶工艺步骤2中，四乙基正硅酸酯与四丁氧 基锆、四丙基氢氧化铵、水的雌摩尔比为l: 0.005 0.015: 0.17 0.25: 70 120。在本专利技术的晶化工艺步骤3中，优选的晶化温度为150 190°C、晶化时间为 36 72小时。在本专利技术的制备锆硅分子筛前体溶胶工艺步骤2中，四乙基正硅酸酯与四丁氧基锆、四丙基氢氧化铵、水的最佳摩尔比为l: 0.01: 0.17: 120。在晶化工艺步骤3中，最佳晶化温度为170°C、晶化时间为60小时。本专利技术的载体处理工艺步骤l也可为将多孔陶瓷管载体经砂纸打磨，用功率 为200W频率为40Hz的超声波清洗10分钟，置于1800W的电热恒温鼓风干燥箱中 10(TC干燥4小时，降至室温，取出，用手涂法或浸、i^法进行种结晶处理，固定矜 有聚四氟乙烯衬里的高压水热合成反应釜中，多孔陶瓷管载体的两端用聚四氟乙烯 带密封。本专利技术的多孔陶瓷管为莫来石管或α- A1A管。本专利技术的莫来石管或α- Al2O3管的平均孔径为0.1 10um、孔隙率为30 60%、 外径为10 13咖、壁厚为1 3 mm。本专利技术与现有的M筛膜的制备，法相比，具有合成步骤简单、生产成本低等 优点，采用本专利技术制备的锆硅分子筛膜，具剤艮好的^7jC性， 量大，用锆硅分 子筛膜分离乙醇与水的混合物，在60℃进行渗透汽化分离，进料侧乙醇的质量浓度 为5%时，平均通量为0. 5 1. 8 kg/m2'h,分离系数为10 95。锆硅肝筛膜可用于 稀溶液中有机物的富集和废水中微量有机污染物的脱除。附图说明图1是采用本专利技术实施例1制备的锆硅分子筛膜的x-射线衍射曲线。图2是采用本专利技术实施例1制备的锆硅分子筛膜的红外光谱曲线。图3是采用本专利技术实施例1制备的锆硅肝筛膜表面的扫描电子显微镜照片。图4是采用用本专利技术实施例1制备的锆硅肝筛膜断面的扫描电子显微镜照片。图5是采用本专利技术实施例4制备的锆硅分子筛膜表面的扫描电子显微镜照片图6是采用本专利技术实施例4制备的锆硅分子筛膜断面的扫描电子显微镜照片图7是采用本专利技术实施例5制备的锆硅分子筛膜表面的扫描电子显微镜照片图8是采用本专利技术实施例5制备的锆硅分子筛膜断面的扫描电子显微镜照片图9为渗透汽化分离试验装置的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术不限于这些实施例。实施例1以制备锆硅分子筛膜所用原料总量为320g为例，其制备方法如下1、 载体处理本实施例的多孔陶瓷管采用莫来石管为载体，莫来石管的平均孔径为5nm，孔 隙率为45%,外径为11.5mm，壁厚为2咖。将莫来石管经600目的砂纸打磨，用功 率为200W频率为40Hz的超声波清洗10分钟，置于1800W的电热恒皿风^B喿箱中 10(TC干燥4小时，降至室温，取出，固定于含有聚四氟乙烯衬里的高压水热合成反 应釜中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疏水性锆硅分子筛膜的制备方法，其特征在于它包括下述步骤：　（１）载体处理　将多孔陶瓷管载体经砂纸打磨，用功率为２００Ｗ频率为４０Ｈｚ的超声波清洗１０分钟，置于１８００Ｗ的电热恒温鼓风干燥箱中１００℃干燥４小时，降至室温，取出，固定于含有聚四氟乙烯衬里的高压水热合成反应釜中，多孔陶瓷管载体的两端用聚四氟乙烯带密封；　（２）制备锆硅分子筛前体溶胶　将四乙基正硅酸酯与四丁氧基锆或四氯化锆、四丙基氢氧化铵、水按摩尔比为１∶０．００３～０．０２∶０．１７～０．３∶３０～１２０加入烧瓶中，７００转／分钟的转速搅拌下充分混合，制备成锆硅分子筛前体溶胶；　（３）晶化　将锆硅分子筛前体溶胶倒入装有多孔陶瓷管载体的高压水热合成反应釜中，密封高压水热合成反应釜，置于１８００Ｗ的电热恒温鼓风干燥箱中静态水热晶化，１４０～２００℃晶化３０～１００小时，制备成含模板剂的分子筛膜；　（４）制备锆硅分子筛膜　取出高压水热合成反应釜，自然冷却或用水冷却至室温，取出含模板剂的分子筛膜，用二次水１００℃洗涤３次，每次１小时，放入１８００Ｗ的电热恒温鼓风干燥箱１００℃干燥１２小时，置于５０００Ｗ的马弗炉中，以０．５℃／分钟升温至５５０℃，焙烧５～６小时除去模板剂，以０．５℃／分钟降温至室温，制备成疏水性锆硅分子筛膜。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈沛，陈新兵，安忠维，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]