[发明专利]富含毛沸石的T型分子筛膜及制备方法以及在气体分离中的应用

权利要求书

1.一种富含毛沸石的T型分子筛膜，其特征是采用毛沸石晶体作为晶种，诱导在支撑体上形成富含毛沸石的致密T型分子筛晶体层；具有优良的孔道择形效果(0.36nm)，特别适合高温条件下高炉煤气和天然气分离CO₂。

2.一种富含毛沸石的T型分子筛膜的制备方法，其特征是采用毛沸石晶体作为晶种，诱导在支撑体上形成富含毛沸石的T型分子筛膜；采用高温密闭式水热合成反应的方法合成出高性能的T型分子筛膜，其制备按如下步骤：

1)以沉降硅或硅溶胶为硅源，Al(OH)₃或偏铝酸钠为铝源，配制成SiO₂-Na₂O-K₂O-Al₂O₃-H₂O体系的溶胶，各组份摩尔比为：

SiO₂/Al₂O₃＝10～160，

OH^-/SiO₂＝0.55～0.85，

Na⁺/(Na⁺+K⁺)＝0.6～0.8，

H₂O/(Na⁺+K⁺)＝15～160.

2)配制好的溶胶加入密闭不锈钢反应釜中，并将预涂毛沸石晶种的管式多孔支撑体竖直置入溶胶中，溶胶液面需浸没支撑体；在温度80～180℃合成，水热时间为5～100h；

3)反应完成后取出，洗去表面碱液，烘干。

3.根据权利要求2所述的T型分子筛膜的制备方法，其特征是采用的晶种为在不添加模板剂的水热条件下合成的，将合成的晶种预先吸附在多孔支撑体表面，晶种的晶相为纯的毛沸石，其I₁₀₁/I₁₀₀＝30％～200％。

4.根据权利要求2所述的T型分子筛膜的制备方法，其特征是各组份摩尔比为：SiO₂/Al₂O₃＝15～120，OH^-/SiO₂＝0.6～0.8，Na⁺/(Na⁺+K⁺)＝0.75，H₂O/(Na⁺+K⁺)＝20～120。

5.根据权利要求2所述的T型分子筛膜的制备方法，其特征是支撑体材料为多孔不锈钢或莫来石或氧化铝，多孔不锈钢为优选；采用的支撑体可以选择管状、平板状、方柱状或蜂窝状，管状支撑体为优选；采用多孔管式支撑体的平均孔径为0.1～10μm，孔隙率为30～60％。

6.根据权利要求2所述的T型分子筛膜的制备方法，合成温度在80～180℃较宽的范围，优选为90～160℃。

7.根据权利要求2所述的制备T型分子筛膜的方法，硅源可以选用硅溶胶、沉降硅粉或气相硅粉，硅溶胶为优选。

8.气体分离方法与气体分离装置：采用权利要求1～7所述的T型分子筛膜，应用于气体组成为二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、氧气(O₂)、氮气(N₂)、一氧化碳(CO)、氢气(H₂)、丙烯(C₃H₆)、丙烷(C₃H₈)、正丁烷(n-C₄H₁₀)、异丁烷(i-C₄H₁₀)、正丁烯(n-C₄H₆)、和异丁烯(i-C₄H₆)一种或多种(两种以上)气体的分离出至少一种气体；分离装置由进气系统、温控系统、膜分离系统、和真空系统和渗透检测系统组成。

9.权利要求1～8所述的T型分子筛膜，在200℃下，CO₂单组分气体的渗透速率在252GPU以上；CO₂/CH₄混合组分渗透速率在240GPU以上，分离因子在535以上；CO₂/N₂混合组分渗透速率在238GPU以上分离因子在125以上。