[发明专利]一种提高MFI分子筛膜渗透汽化稳定性的方法

说明书

本发明涉及一种提高MFI分子筛膜渗透汽化稳定性的方法，采用不同修饰源在分子筛膜表面进行修饰，减少膜表面与原料液的接触。首先，对膜进行干燥处理，其次，将膜置于修饰溶液中进行处理。最后，对修饰后的膜进行清洗并进行后期处理。经过本发明修饰后的分子筛膜，在分离体系下，具有良好的分离选择性和稳定性，且修饰操作简单易行。

技术领域

本发明属于无机膜制备领域，具体涉及一种提高MFI分子筛膜渗透汽化稳定性的方法。

背景技术

随着油气资源日益减少，开采成本和难度越来越高，环境污染日益严重。燃料乙醇作为一种可再生能源，具有清洁、高效等特点，其对环境的污染远远小于煤和石油。当前主要通过玉米、木薯或纤维素等生物质发酵制得燃料乙醇，但由于乙醇对于发酵液的抑制作用，工业上往往需要采用传统能耗高且分离效率低的分离技术比如蒸馏技术等将质量分数一般低于10％的乙醇从发酵液中分离出来，而这种成本高而效率低的分离方式已经无法满足当今日益增长的社会需求并且与如今提倡的绿色化工理念背道而驰。膜分离技术是一项新兴、高效的分离技术，具备节能、绿色环保、操作方便等一系列特点。渗透汽化膜分离技术作为一种新兴的高效、节能、环保的分离技术，引起了研究者的广泛关注。全硅MFI分子筛膜凭借其特定的骨架结构和极强的疏水性能，在乙醇/水分离体系中表现出优良的透醇性。MFI分子筛具有二维十元环孔道，其孔径。Xia等(J.Membr.Sci.,2016,498,324-335)在α-Al₂O₃中空纤维上制备出高通量的silicalite-1膜，所合成的膜在分离5wt.％乙醇/水体系时，通量为9.8kg·m^-2·h^-1，分离因子为58。

但是，在长时间的乙醇水分离过程中，MFI分子筛膜的稳定性会出现剧烈的下降的趋势。Chezeau等人(Zeolites,1991,11,598-606)发现在碱性条件下合成silicalite-1分子筛颗粒时，骨架中的Si原子会缺失导致“硅缺陷”产生从而在分子筛表面及内部产生Si-OH。Si-OH的存在可能对分子筛膜的稳定性产生一定的影响。Kuhn等人(J.Mem.Sci.,2009,339,264-274)也研究了乙醇和水对MFI分子筛膜稳定性的影响。研究发现，分离过程中，乙醇会对MFI分子筛膜产生影响，从而堵塞分子筛孔道，使膜稳定性下降。然而，并没有深入考察其中具体的反应及其不稳定机理，也并未提出能够有效解决MFI分子筛膜不稳定的方法。

近几年，多巴胺因类似贻贝强大的吸附性能和其简便的自聚-自组装的性能，得到广泛关注(Science,2007,318,426-430)。而且Liu等人(J.Mater.Chem.A,2015,3:4722-4728)利用聚多巴胺基层制备超疏水膜用于生物燃料的回收。表面处理可以减少MFI分子筛膜表面的Si-OH数量，并且能够有效的减少乙醇/水与膜表面的接触。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种提高MFI分子筛膜渗透汽化稳定性的方法，本发明的修饰处理方法操作简便，条件温和，可提高MFI分子筛膜在渗透汽化过程中具有长时间操作稳定性。

本发明采用如下技术方案：采用修饰源在分子筛膜表面进行修饰，提高分子筛膜对水的排斥性能。采用简单的浸泡，使用修饰源对表面含有羟基的MFI分子筛膜进行处理，使膜表面附着一层有机物层，提高其在渗透汽化过程中的稳定性。

本发明的具体技术方案为：一种提高MFI分子筛膜渗透汽化稳定性的方法，其具体步骤如下：

(1)将MFI分子筛膜置于烘箱中干燥；

(2)配制缓冲溶液，向缓冲溶液中加入修饰源，得到修饰源溶液，将膜两端密封处理后，置于修饰源溶液中，控制温度处理；

(3)将修饰后的MFI分子筛膜用去离子水清洗后，置于烘箱中干燥。