[发明专利]一种采用NaA沸石膜进行渗透蒸发脱盐的方法

说明书

本发明公开了一种采用NaA沸石膜进行渗透蒸发脱盐的方法，属于沸石膜材料领域及海水淡化技术领域。载体经过预处理后，采用两步变温热浸渍法大小晶种匹配法涂覆晶种层；之后按照比例配置合成液，在一定温度下水热合成NaA沸石膜，并利用其进行渗透蒸发含盐水的淡化。本发明所制备的NaA沸石膜表面连续致密，交联性好，加之膜孔径仅为0.41nm，小于几乎所有水和离子直径，保证了极高的离子截留率，另外，渗透蒸发是一种带有相变的过程，而盐离子不挥发性更是有助于提高脱盐性能；NaA沸石膜低硅铝比使其具有极强的亲水性，这保证了其具有较高的水通量；而且，无机盐离子对膜表面的保护作用使其具有较高的水热稳定性。

技术领域

本发明属于沸石膜材料领域及海水淡化技术领域，具体地说是一种采用NaA沸石膜进行渗透蒸发脱盐的方法。

背景技术

随着地球淡水资源的逐渐减少，海水淡化已经成为了全球范围内的研究热点。传统的海水淡化方法包括多级闪蒸、低温多效蒸馏、反渗透及电渗析，其中，多级闪蒸和低温多效蒸馏技术最为成熟，应用最为广泛，但设备复杂，能耗巨大，操作不方便；而反渗透技术以其设备简单，操作方便，能耗低等优点迅速占领市场，目前工业上主要采用有机聚合物反渗透膜，但由于其固有的化学稳定性差、机械稳定性差及抗生物污染性能差等缺点限制了其广泛应用。因此，研究开发高化学稳定性、高机械稳定性的海水淡化膜很有必要。

近年来，沸石分子筛膜以其独有的孔道均一、机械性能高等优点引起了广泛关注，并且在渗透蒸发有机物脱水方面取得了巨大的研究成果[2-3]。目前发现的沸石膜有很多种，根据其不同的孔道结构可分为LTA型、MFI型、MOR型、FAU型等。NaA沸石膜是LTA型沸石膜的典型代表，Si/Al为1，具有最强的亲水性，孔径0.41nm，小于几乎所有的水合盐离子直径，所以NaA沸石膜非常适用于脱盐领域。

Cho等[4]首次利用NaA沸石膜进行渗透蒸发海水脱盐，操作温度69℃时离子截留率达到99.9％以上，但由于其制备工艺问题膜通量仅为1.9Kg/m2h[Cho C H,Oh K Y,Kim SK,et al.Journal of membrane science,2011,371(1):226-238.]；Malekpour等发现NaA沸石膜对Cs+、Sr2+、MoO42+等放射性盐离子的截留率在99％以上[Malekpour A,Millani MR,Kheirkhah M.Desalination,2008,225(1):199-208；Malekpour A,Samadi-Maybodi A,Sadati M R.Brazilian Journal of Chemical Engineering,2011,28(4):669-677.]；YanHe等利用地聚物膜原位水热转化法得到自支撑NaA沸石膜并用于NaCl溶液的淡化，发现当膜厚度达到9.4mm时，操作温度25℃时钠离子截留率达到99.5％，但由于其膜厚度过大导致膜通量仅为0.42Kg/m2h[He Y,Cui X,Liu X,et al.Journal of membrane science,2013,447:66-72.]。

此外，MFI、SOD、FAU、ZIF等沸石膜也被证实具有很好的脱盐效果。

发明内容

本发明针对以上所提到的有机反渗透膜及沸石膜脱盐存在的问题，优化制膜工艺，同时利用沸石膜的先天优势，提出一种采用粗糙大孔氧化铝作为载体制备NaA沸石膜进行渗透蒸发脱盐的方法。本方法制备的NaA沸石膜具有极高的离子截留率，较高的水通量，而且具有很好的水热稳定性，制备过程简单易行。

本发明的技术方案：

一种采用NaA沸石膜进行渗透蒸发脱盐的方法，步骤如下：

(1)将NaA沸石分子筛晶种分散于溶剂中，得NaA沸石分子筛晶种液；NaA沸石分子筛晶种液中NaA沸石分子筛晶种的含量为NaA沸石分子筛晶种液的0.05～5wt％；

(2)将步骤(1)中得到的NaA沸石分子筛晶种液涂敷在多孔载体表面引入晶种层；