一種不銹鋼網(wǎng)支撐的Silicalite-1分子篩膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分子篩膜的制備方法，特別是涉及一種不銹鋼網(wǎng)作載體的Silicalite-1分子篩膜的制備方法，屬于無機(jī)材料滲透蒸發(fā)分離領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油資源的消耗殆盡和化石能源消費(fèi)過程中產(chǎn)生的環(huán)境問題的日益突出，尋 找新型可替代的能源迫在眉睫。燃料乙醇作為一種可持續(xù)，環(huán)保的生物質(zhì)能源無疑是最佳 的能源替代形式之一。燃料乙醇燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水，不會污染環(huán)境，其生產(chǎn)原料主要 為谷物及其秸桿、甘蔗及富含淀粉的馬鈴薯、木薯等，不僅來源廣泛，還能增加這些農(nóng)作物 的附加值。目前，生產(chǎn)燃料乙醇的方法主要是微生物發(fā)酵法，但發(fā)酵液中乙醇濃度過高時(shí)就 會抑制微生物產(chǎn)乙醇的生化過程，因此必須適時(shí)的將乙醇分離出來。傳統(tǒng)的分離方法是精 餾法，但其能耗高，而且是間歇式操作，生產(chǎn)效率低。如果先用滲透蒸發(fā)技術(shù)將乙醇從發(fā)酵 液中初步提取出來，再用其它方式將乙醇濃縮到所需要的濃度，而不必中止產(chǎn)乙醇的生化 過程，這將極大的提高生產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)還能降低生產(chǎn)能耗。
[0003] 但這一愿景的實(shí)現(xiàn)依賴于疏水透醇膜材料制備技術(shù)的發(fā)展。目前，報(bào)道較多的 疏水透醇膜材料主要有有機(jī)硅材料中的聚二甲基硅氧烷膜（PDMS)和沸石分子篩膜中的 Silicalite-1分子篩膜。雖然PDMS對于乙醇的親和性很強(qiáng)，但易溶脹，使得其分離因子降 低。而Silicalite-1分子篩膜不存在這一問題，且具有良好的耐酸性，優(yōu)異的熱力學(xué)穩(wěn)定 性和好的機(jī)械性能。但根據(jù)目前報(bào)道，Silicalite-1分子篩膜分離乙醇-水的分離因子偏 低，距離工業(yè)化應(yīng)用還有一點(diǎn)距離。從分離機(jī)理上分析，可能是因?yàn)榉蛛x過程中乙醇的優(yōu)先 吸附-擴(kuò)散和分子篩分過程同時(shí)存在，導(dǎo)致這一結(jié)果。另外，目前報(bào)道制備Silicalite-1分 子篩膜采用的載體大多為含鋁管狀載體，不僅存在鋁元素溶出使得膜疏水性降低的問題， 而且傳質(zhì)阻力大，單位體積膜組件的有效膜面積低。因此，若能找到相應(yīng)的膜制備技術(shù)，在 保持較高通量的同時(shí)，提高其分離因子，勢必將推動其在滲透蒸發(fā)生產(chǎn)燃料乙醇中的工業(yè) 化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種以廉價(jià)的不銹鋼網(wǎng)載體，通過原位晶化法制備高通量 的Silicalite-1分子篩膜的合成方法。用該方法制備的Silicalite-1分子篩膜具有很高 的通量；且以廉價(jià)的不銹鋼網(wǎng)作載體，大大的降低的成本，有利于工業(yè)放大。
[0005] 具體地，本發(fā)明提供了 一種在325目至500目不銹鋼網(wǎng)上，制備高通量的 Silicalite-1分子篩膜的合成方法，其特征在于制備過程如下：
[0006] (1)載體預(yù)處理
[0007] 將不銹鋼網(wǎng)載體在超聲的輔助情況下先后用去污粉、堿液處理，以去除表面的污 漬，再用去離子水洗至中性，干燥備用。
[0008] (2)配制合成液
[0009] 按照1TE0S:0. 17TPA0H:80-160H20(摩爾比）配置好合成液，將處理好的載體放入 反應(yīng)釜中，在150-175°C，晶化2-7天。
[0010] ⑶后處理
[0011] 反應(yīng)結(jié)束后，取出長有分子篩膜的載體，用水洗掉殘留的合成液至中性，烘干后放 入馬弗爐中煅燒以除去模板劑。
[0012] 所述載體優(yōu)選325-500目不銹鋼網(wǎng)。
[0013] 本發(fā)明一種不銹鋼網(wǎng)支撐的Silicalite-1分子篩膜的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比 具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明采用廉價(jià)的不銹鋼網(wǎng)，比常用的氧化鋁和莫來石管等載體成本低。采 用本方法制備得到的Silicalite-1分子篩膜的通量比用氧化鋁和莫來石管等載體制備得 到的Silicalite-1分子篩膜通量高，且可以加工成卷軸式膜組件，比普通的管狀膜組件的 空間利用率高。
【附圖說明】：
[0014] 圖1為Silicalite-1分子篩膜的制備流程。
[0015] 圖2為Silicalite-1分子篩膜和不銹鋼網(wǎng)的XRD。
[0016] 圖3為檢測Silicalite-1分子篩膜滲透蒸發(fā)性能的裝置示意圖。
[0017] 圖4為325目不銹鋼網(wǎng)的SEM圖。
[0018] 圖5為400目不銹鋼網(wǎng)的SEM圖。
[0019] 圖6為450目不銹鋼網(wǎng)的SEM圖。
[0020] 圖7為500目不銹鋼網(wǎng)的SEM圖。
[0021] 圖8為Silicalite-1分子篩膜的SEM圖（表面）。
[0022] 圖9為Silicalite-1分子篩膜的SEM圖（截面）。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面給出了幾個(gè)具體的實(shí)施案例，但專利權(quán)利權(quán)限并不 局限于這些例子。
[0024] 實(shí)施例1Silicalite-1分子篩膜的制備
[0025] 本實(shí)驗(yàn)采用的是河北安盛絲制品有限公司生產(chǎn)的325目不銹鋼網(wǎng)（圖4)，絲徑 35ym，孔徑43ym，原料361L(AISI)，作為制備Silicalite-1分子篩膜的載體。將載體在 超聲的情況下用去污粉、堿液、去離子水清洗，然后烘干備用。
[0026] 稱取一定量的TPA0H和去離子水?dāng)嚢杈鶆颍缓笤傧蛏鲜鋈芤褐屑尤胍欢ǖ腡E0S 在25°C繼續(xù)攪拌陳化，該溶液中各組分的組成（摩爾比）1TE0S:0. 17TPA0H:80H20。
[0027] 將上述處理好的載體垂直放入不銹鋼晶化釜內(nèi)，然后倒入上訴合成液，將此晶化 釜放入175°C的烘箱中合成2天。合成后迅速冷去至室溫，取出，用去離子水洗滌至中性，然 后在550°C下煅燒除去模板劑。
[0028] 煅燒后的Silicalite-1分子篩膜用于滲透汽蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)和表征，滲透氣化裝置如 圖3所示，滲透蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果見表1中S1和S2。膜的滲透蒸發(fā)性能用滲透通量J和分離 因子a表示。滲透通量J表示單位時(shí)間內(nèi)滲透通過單位面積的膜的物質(zhì)總質(zhì)量，J=單位 時(shí)間內(nèi)透過物的質(zhì)量八單位時(shí)間x膜面積），單位為kg?nT2 ? 1T1;分離系數(shù)a用于評價(jià)膜 分離效率的高低，a= (Yi/tV^/%)，其中￥:與￥2。分別表示在滲透物中1(有機(jī)物）與 2 (水）兩種組分的質(zhì)量濃度，乂:與X2分別表示在原料液中1與2兩種組分的質(zhì)量濃度。制 備得到的分子篩膜經(jīng)X-射線衍射證實(shí)為Silicalite-1分子篩膜（圖2)，并從掃描電子顯 微鏡照片上可以看出在不銹鋼網(wǎng)上有一層致密的分子篩膜（圖8和9)，分子篩晶體呈典型 的Silicalite-1分子篩晶體形貌。
[0029]表1 325目不銹鋼網(wǎng)上Silicalite-1分子篩膜的滲透蒸發(fā)性能（60°C)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種不銹鋼網(wǎng)支撐的Silicalite-I分子篩膜的制備方法，其特征在于，步驟如下： (1) 載體預(yù)處理 將不銹鋼網(wǎng)載體在超聲條件下先后用去污粉和堿液處理，再用去離子水洗至中性，干 燥備用； (2) 配制合成液 按照摩爾比1TE0S:0. 17TPA0H:80-160H20配置合成液，將處理好的載體置于反應(yīng)釜中， 加入合成液，在150-175°C，晶化2-7天； (3) 后處理 反應(yīng)結(jié)束后，取出長有分子篩膜的載體，用水洗掉殘留的合成液至中性，烘干后放入馬 弗爐中，在550°C下煅燒10小時(shí)以除去模板劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的不銹鋼網(wǎng)載體為325-500目不 銹鋼網(wǎng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種不銹鋼網(wǎng)支撐的Silicalite-1分子篩膜的制備方法，屬于無機(jī)材料滲透蒸發(fā)分離領(lǐng)域。將不銹鋼網(wǎng)載體在超聲條件下先后用去污粉、堿液處理，清洗干燥備用。按照摩爾比1TEOS:0.17TPAOH:80-160H2O配置合成液，將處理好的載體放入反應(yīng)釜中，在150-175℃，晶化2-7天。反應(yīng)結(jié)束后，取出長有分子篩膜的載體，用水洗掉殘留的合成液至中性，烘干后放入馬弗爐中煅燒以除去模板劑。采用本方法制備得到的Silicalite-1分子篩膜的通量比用氧化鋁和莫來石管等載體制備得到的Silicalite-1分子篩膜通量高，且可以加工成卷軸式膜組件，比普通的管狀膜組件的空間利用率高。
【IPC分類】B01D71-02, B01D61-36, B01D67-00, B01D69-10
【公開號】CN104841290
【申請?zhí)枴緾N201510233679
【發(fā)明人】王金渠, 蘭建成, 楊建華, 柴麗均, 魯金明, 殷德宏, 張艷
【申請人】大連理工大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月8日