專利名稱：一種管式多孔纖維分子篩膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維分子篩膜的制備方法，尤其涉及一種管式多孔纖維分子篩膜 的制備方法。
背景技術(shù)：
分子篩是一種微孔晶體材料，具有規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)、良好的熱穩(wěn)定性和催化作用， 分子篩膜是膜分離技術(shù)研究領(lǐng)域的前沿和熱點之一。NaA型分子篩以Si/Al為骨架，具有很 強的親水性，孔道大小為0. 3 0. 5nm，介于水和大多數(shù)有機分子之間。高的鋁含量和合適 的孔道大小特點使得在多孔支撐體上形成的NaA型分子篩膜對水具有很高的選擇透過性， 晶穴內(nèi)部存在著強大的電場和極性作用，對水有很大的親和力，A型分子篩膜可以滲透蒸發(fā) 脫出有機物中的水分，2001年，Morigami等首次報道了 NaA型分子篩膜在脫除乙醇中少量 水制備無水乙醇分離過程中的大規(guī)模應(yīng)用，采用NaA型分子篩膜的滲透汽化過程應(yīng)用于共 沸(近共沸)水/有機混合物的分離具有很廣的應(yīng)用前景。分子篩膜的合成方法有原位水熱合成法、晶種法、堵孔法、微波加熱法、脈沖激光 沉積法和電泳沉積法、缺陷消除和膜摻雜法等，其中原位水熱合成法是傳統(tǒng)的也是最常用 的分子篩膜合成方法，將載體以一定的方式直接放入合成母液中，在水熱合成條件下，分子 篩晶體即在載體表面上生長成膜，這種方法較為簡單，且不需要特殊的裝置，因而應(yīng)用較為 廣泛，但是合成周期較長，微結(jié)構(gòu)不易控制。二次生長法是先將載體預(yù)涂晶種，再置于母 液中原位水熱合成，晶化成膜，此方法又被稱為原位水熱二次生長法。二次生長法具有如 下優(yōu)點去除了成核期，縮短了合成時間；將成核和生長兩個步驟分開進行，易于控制晶體 生長和分子篩膜的微結(jié)構(gòu)；晶種的存在使得二次生長法具有更大的操作彈性。Jafar等在 carbon/zirconia管狀支撐體上合成了 NaA型分子篩膜，70°C時于水/乙醇質(zhì)量比為1/9 的溶液中的滲透汽化的分離系數(shù)為5000，而滲透通量僅為0. 18kg · πΓ2 · h—1 ；楊維慎等在 α -Al2O3管狀支撐體上合成的NaA型分子篩膜在相同的滲透汽化測試條件下的滲透通量 比前者有較明顯的提高，為0. 8 Ikg · m_2 · IT1。但是α -Al2O3多孔支撐體的燒結(jié)溫度在 1000 1300°C，且制備成本較高。為了降低膜的制備成本，Kondo等在較廉價的支撐體上 合成了 NaA型分子篩膜，在75°C時于水/乙醇(質(zhì)量比為1/9)體系中的滲透通量和分離系 數(shù)分別高達2. 08kg · m_2 · r1和42000。但該膜在氣體分離過程中僅表現(xiàn)出努森擴散的特 性，表明此分子篩膜層中仍存在較多的非分子篩孔道。盡管NaA型分子篩膜已實現(xiàn)了工業(yè) 化生產(chǎn)，但仍存在滲透通量較小、合成成本較高、重復(fù)性不夠好和存在非分子篩孔道缺陷等 問題
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種管式多孔纖維分子篩膜的制備方法，采用無機材料編 織管為支撐層，在其上產(chǎn)生一種分子篩膜。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，其特征是制備方法是以鋁源、鈉源、硅膠或硅溶膠和水為原料，反應(yīng)體系的原料摩爾組成比為硅膠鋁源鈉源水=1 10 1 8 1 8 80 1000的配比配制，將管式多孔纖維支撐體浸于反應(yīng)體系中，反應(yīng)在50 130°C溫 度條件下，晶化3-40小時。所述的硅膠優(yōu)選SiO2或硅酸鈉。
所述的鋁源包括金屬鋁箔、三氧化二鋁、鋁酸鈉或硫酸鋁，優(yōu)選鋁酸鈉。所述的鈉源為氫氧化鈉或氧化鈉。所述的硅膠鋁源鈉源水的優(yōu)選摩爾比為1 5 1 3 1 5 100 500。所述的管式多孔纖維支撐體選用無機玻璃纖維編織管或不銹鋼編織管，優(yōu)選為無 機玻璃纖維編織管。本發(fā)明的優(yōu)點是制備過程簡單，以無機材料編織管支撐層與分子篩膜復(fù)合層之 間接觸點多，結(jié)合緊密。通過制備條件的控制，所制得的管式多孔纖維分子篩膜的分離能力
顯者O
具體實施例方式實施例一配制晶化液所用的藥品為硅酸鈉Na2SiO3 · 9H20,鋁酸鈉NaAlO2 99. 9% (重量)， 氫氧化鈉NaOH 96% (重量)和去離子水。1.稱取4克NaOH，4. 1克NaAlO2,攪拌下分別慢慢加入100克去離子水中，攪拌數(shù) 分鐘成溶液A。稱取14. 21克Na2SiO3 · 9H20，攪拌加入150克去離子水中，攪拌數(shù)分鐘成溶 液B。最后在攪拌下將溶液B緩慢加入溶液A，溶膠在堿性條件下水解，老化。2.將管式多孔纖維支撐體置于反應(yīng)釜中，將1中的混合液倒入反應(yīng)釜中，在100°C 溫度條件下晶化12小時。合成結(jié)束后，用自來水急冷反應(yīng)釜，開蓋，用去離子水清洗至中 性，烘干。為得到較為致密的分子篩膜層，需重復(fù)上述步驟進行多次合成。實施例二1.稱取1. 6克Na0H，8. 2克NaAlO2,攪拌下分別慢慢加入100克去離子水中，攪拌 數(shù)分鐘成溶液A。稱取14. 21克Na2SiO3 · 9H20，攪拌加入150克去離子水中，攪拌數(shù)分鐘成 溶液B。最后在攪拌下將溶液B緩慢加入溶液A，溶膠在堿性條件下水解，老化。2.將管式多孔纖維支撐體置于反應(yīng)釜中，將1中的混合液倒入反應(yīng)釜中，在95°C 溫度條件下晶化28小時。合成結(jié)束后，用自來水急冷反應(yīng)釜，開蓋，用去離子水清洗至中 性，烘干。為得到較為致密的分子篩膜層，需重復(fù)上述步驟進行多次合成。實施例三1.稱取4. 1克NaAlO2,攪拌下分別慢慢加入100克去離子水中，攪拌數(shù)分鐘成溶 液A。稱取14. 21克Na2SiO3 ·9Η20，攪拌加入150克去離子水中，攪拌數(shù)分鐘成溶液B。最 后在攪拌下將溶液B緩慢加入溶液Α，溶膠在堿性條件下水解，老化。2.將管式多孔纖維支撐體置于反應(yīng)釜中，將1中的混合液倒入反應(yīng)釜中，在95°C 溫度條件下晶化28小時。合成結(jié)束后，用自來水急冷反應(yīng)釜，開蓋，用去離子水清洗至中 性，烘干。為得到較為致密的分子篩膜層，需重復(fù)上述步驟進行多次合成。
權(quán)利要求
一種管式多孔纖維分子篩膜的制備方法，其特征是制備方法是以鋁源、鈉源、硅膠或硅溶膠和水為原料，反應(yīng)體系的原料摩爾組成比為硅膠∶鋁源∶鈉源∶水＝1～10∶1～8∶1～8∶80～1000的配比配制，將管式多孔纖維支撐體浸于反應(yīng)體系中，反應(yīng)在50～130℃溫度條件下，晶化3-40小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式多孔纖維分子篩膜的制備方法，其特征是所述的硅 膠優(yōu)選SiO2或硅酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式多孔纖維分子篩膜的制備方法，其特征所述的鋁源 包括金屬鋁箔、三氧化二鋁、鋁酸鈉或硫酸鋁，優(yōu)選鋁酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式多孔纖維分子篩膜的制備方法，其特征所述的鈉源 為氫氧化鈉或氧化鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式多孔纖維分子篩膜的制備方法，其特征所述的硅 膠鋁源鈉源水的優(yōu)選摩爾比為1 5 1 3 1 5 100 500。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式多孔纖維分子篩膜的制備方法，其特征所述的管式 多孔纖維支撐體選用無機玻璃纖維編織管或不銹鋼編織管，優(yōu)選為無機玻璃纖維編織管。
全文摘要
一種管式多孔纖維分子篩膜的制備方法，制備方法是以鋁源、鈉源、硅膠或硅溶膠和水為原料，反應(yīng)體系的原料摩爾組成比為硅膠∶鋁源∶鈉源∶水＝1～10∶1～8∶1～8∶80～1000的配比配制，將管式多孔纖維支撐體浸于反應(yīng)體系中，反應(yīng)在50～130℃溫度條件下，晶化3-40小時。本發(fā)明的優(yōu)點是制備過程簡單，以無機材料編織管支撐層與分子篩膜復(fù)合層之間接觸點多，結(jié)合緊密。通過制備條件的控制，所制得的管式多孔纖維分子篩膜的分離能力顯著。
文檔編號B01D71/02GK101862603SQ20101021406
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者華河林, 張鈞超, 李娜, 魏立安 申請人:南昌航空大學(xué)