[发明专利]SSZ-13分子筛膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种SSZ‑13分子筛膜及其制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：1）合成SSZ‑13分子筛晶种，并经球磨后配置成晶种液；2）将晶种液涂覆在外表用四氟带密封的多孔载体上；3）配制SSZ‑13分子筛膜的合成母液；4）将步骤2）所得载体浸到合成母液中老化，然后放入油浴中晶化，冷却后从母液中取出，冲洗后干燥，得到SSZ‑13分子筛膜管；5）焙烧，得到脱除模板剂后的SSZ‑13分子筛膜。本申请成功地将SSZ‑13分子筛膜的厚度降至1～2微米，大幅降低了SSZ‑13分子筛膜的传质阻力，提高了分离膜的渗透率。

技术领域

本发明涉及一种SSZ-13分子筛膜及其制备方法。

背景技术

在分离领域中，膜的应用是十分广泛的。无机膜由于具有良好的化学、热和机械稳定性，得到了广泛的应用。分子筛膜，作为无机膜中有代表性的一种，具有均匀的分子尺度孔道和独特的吸附性能，利用气体分子扩散系数的差异和吸附性能的不同来实现气体分离。通过选择具有合适孔径的分子筛，不同气体分子在分子筛孔道中的扩散系数可以有几个数量级的差别，故可以获得极高的扩散选择性(分子筛分)。同时，气体分子在分子筛晶体孔道中的选择性吸附也可以达到可观的选择性。

目前，在多孔载体上制备无机分子筛膜的方法主要有原位水热合成法、干凝胶转化法、二次生长法等。

原位水热合成法是将多孔载体直接放入合成母液中，在水热条件下，使分子筛在载体表面生长成膜。该方法操作简单，但是膜的质量受多种因素影响，需反复晶化合成，使得分子筛膜比较厚。

干凝胶转化法是指将含有少量水(或者不含水)的合成液凝胶放置于特定反应签中(若凝胶中不含水需在釜底放置少量水)在高温下进行晶化反应的过程。该方法通常被归结为固相转化机理即液相没有直接参与沸石的成核与晶体的生长而是固体凝胶自身在水热条件下发生晶化反应，此过程中没有凝胶固相的溶解。

二次生长法是先将载体在浸涂液中预涂晶种，再置于母液中原位水热晶化成膜。二次生长法主要有以下优点：(1)去除了成核期，缩短了合成时间；(2)将成核和生长两个步骤分开，可以更好地控制晶体生长和分子筛膜的微结构(如制备亚微米级、定向生长、无缺陷的分子筛膜)；(3)由于晶种的存在，在二次生长时，就有更宽的操作空间。

通常情况下，SSZ-13分子筛膜的合成会采用原位水热合成。例如，NikolayKosinov等采用原位水热法在160℃下合成SSZ-13分子筛膜，平均膜厚5μm[Journal ofMembrane Science484(2015)140-145]。但采用油浴加热结合二次生长法合成SSZ-13分子筛膜尚未见报道。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SSZ-13分子筛膜的制备方法，它可以大幅降低SSZ-13分子筛膜的厚度和传质阻力，提高膜的渗透率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SSZ-13分子筛膜的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

1)合成SSZ-13分子筛晶种，并经球磨后配置成晶种液；

2)将晶种液涂覆在外表用四氟带密封的多孔载体上；

3)配制SSZ-13分子筛膜的合成母液；

4)将步骤2)所得载体浸到合成母液中老化，然后放入油浴中晶化，冷却后从母液中取出，冲洗后干燥，得到SSZ-13分子筛膜管；

5)焙烧，得到脱除模板剂后的SSZ-13分子筛膜。

进一步地，上述步骤1)中SSZ-13分子筛晶种的合成步骤包括：将氢氧化钠加入到N,N,N-三甲基金刚烷铵溶液中，充分搅拌，加入铝源，继续搅拌，加硅源，得到晶种反应液，在160～240℃油浴加热条件下晶化0.5～12小时，得到SSZ-13分子筛晶种。