[发明专利]合成NaA型分子筛晶体及合成NaA型分子筛膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机膜材料制备技术领域，具体涉及一种在清溶中合成NaA型分子筛晶体及NaA型分子筛膜的方法。

背景技术

薄膜渗透汽化分离技术是依靠混合物中各组分在膜中的溶解与扩散速率的不同来实现混合物分离的新型膜分离技术，具有高效、节能、环保和操作过程简单等优点。自从日本三井造船公司将山口大学研制的利用亲水性强的NaA型分子筛膜将乙醇和水进行渗透汽化分离的技术工业化应用后，分子筛膜渗透汽化分离技术受到了人们的广泛关注。目前该技术在醇分离(如乙醇和异丙醇)、酮分离(如丙酮和丁酮)、酯分离(如乙酸乙酯和乙酸甲酯)、芳香族及类芳香族分离以及化合物脱水等方面已有很多应用。

在利用NaA型分子筛膜进行渗透汽化分离的技术中，在多孔陶瓷管等支撑体上制备性能良好的NaA型分子筛膜是一个非常关键的技术。目前NaA分子筛膜的合成方法有原位水热合成法、二次生长法和微波合成法等(Ind.Eng.Chem.Res.1999,38,4682-4688.和J.Membr.Sci.2008,316,3-17.)。在这些方法中，可以直接制备薄膜的原位水热合成法是方便又经济的制备方法。然而，这种一次合成的方法制备出的薄膜质量较差，常需要多次合成才能得到性能良好的薄膜(EP0659469A2.)。因为成本及技术等因素，在实际中应用的都是采用预涂晶种的方法制备NaA型分子筛膜，即二次生长法(CN101112676A,CN101219346A,CN101746776A,CN102247768A,CN102247767A,CN102583430A,CN103214004A,CN103861471A,CN104841289A,CN103877865A)。各种晶种涂覆方法都不易使晶体均匀分布在支撑体上，从而导致制备出的薄膜的厚度、均匀度以及致密度等不一，影响了NaA分子筛膜的性能。尽管应用澄清合成溶液有利于提高薄膜的质量，但是目前所应用的澄清合成液都是高硅铝比的合成液，该清液反应对反应温度和时间很敏感，反应时间长或反应温度高都容易生成其它晶体相，不易制备高强度高质量的NaA分子筛膜。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术在大规模生产NaA型分子筛膜中成品率低、产能低和生产成本高等缺点，提供一种应用低硅铝比合成液合成NaA型分子筛膜的方法，为实现NaA分子筛膜的规模化生产提供技术基础。

本发明合成NaA型分子筛晶体的具体技术方案如下。

一种合成NaA型分子筛晶体的方法，具体步骤为：

1)配制合成溶液：以硅酸钠、偏铝酸钠、氢氧化钠和水为原料，配制成组成为1SiO₂:xAl₂O₃:yNa₂O:zH₂O的合成溶液，其中x＝0.6～10，y＝1.7～60，z＝160～6000；

2)制备NaA分子筛晶体：将步骤1)配制的合成溶液直接加热至50℃～150℃反应20分钟～48小时，得到NaA分子筛晶体；

本发明的一种合成NaA型分子筛晶体的方法中，步骤1)中的x,y,z的取值分别优选为x＝2～6,y＝10～40,z＝300～3000。

本发明的一种合成NaA型分子筛晶体的方法中，步骤2)中的反应时间优选2小时～8小时，反应温度优选70℃～100℃。

本发明合成NaA型分子筛膜的技术方案如下。

一种合成NaA型分子筛膜的方法，具体步骤为：

1)配制合成溶液：以硅酸钠、偏铝酸钠、氢氧化钠和水为原料，配制成组成为1SiO₂:xAl₂O₃:yNa₂O:zH₂O的合成溶液，其中x＝0.6～10，y＝1.7～60，z＝160～6000；

2)制备NaA分子筛薄膜：将支撑体浸泡在步骤1)配制的合成溶液中后，再将合成溶液加热至50℃～150℃反应20分钟～48小时，得到NaA分子筛薄膜。

本发明的一种合成NaA型分子筛膜的方法中，步骤1)中的x,y,z的取值分别优选为x＝2～6,y＝10～40,z＝300～3000。

本发明的一种合成NaA型分子筛膜的方法中，步骤2)中所述的支撑体优选多孔氧化铝陶瓷管、多孔氧化钛基体或多孔玻璃基体。

本发明的一种合成NaA型分子筛膜的方法中，步骤2)中的反应时间优选2小时～8小时，反应温度优选70℃～100℃。

有益效果：