[发明专利]一种用于制备分子筛膜的静电自组装晶种涂覆方法

说明书

一种用于制备分子筛膜的静电自组装晶种涂覆方法。本发明提供了用于在载体上制备分子筛膜的高效晶种涂覆方法。采用阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）修饰载体表面，改变载体表面Zeta电位，然后将处理后的载体利用浸渍提拉的方法浸泡在混合晶种液中，通过晶种颗粒与修饰后载体之间的静电相互作用提高晶种的涂覆效果，最后采用水热合成的方法制备分子筛膜。本方法适用于二次生长法制备分子筛膜过程中，孔径为0.6～3.0μm的载体表面晶种涂覆过程，不但克服了晶种在载体表面附着不均匀的问题，而且成本低廉，操作简单，适合规模化应用。

技术领域

本发明提供了一种用于制备分子筛膜的晶种涂覆方法。采用静电自组装的方法提高晶种在载体表面的涂覆效果，旨在制备致密无缺陷分子筛膜，提高膜的分离选择性，属于分子筛膜材料制备技术领域。

背景技术

渗透汽化膜分离技术是利用被分离混合组分在膜材料中的溶解扩散速率不同而实现分离，其分离过程一般不受气液平衡的限制，且分离能耗较低，特别适用于共沸、近沸混合物的分离。随着化石能源的不断消耗，全球环境恶化给人类生命带来严重的威胁，世界各国对膜分离技术应用也越来越重视，同时对膜分离的效率及应用范围提出了更高的要求。近年来比传统分离技术更具有优势的分子筛膜正逐渐实现工业化。

分子筛膜是一类具有规整孔道结构的微孔硅铝酸盐材料，在气体及液体分离方面表现出优越的分离性能。目前绝大多数支撑型分子筛膜的制备采用水热合成法，其中比较常见的是二次生长法，即在载体上先预涂覆一层晶种诱导膜层生长。但在涂晶过程中晶种层的连续性受载体表面性质影响较大，大量实验结果研究发现：均匀致密的晶种层更容易诱导制备无缺陷、高重复性分子筛膜。但是当载体表面孔径较大时，一方面载体对晶种的毛细吸浆作用减少，导致晶种很难附着载体表面；另一方面晶种可能渗入载体内部，影响渗透通量。为此国内外学者做了大量研究，提升晶种在载体表面的附着效果。主要通过化学试剂修饰载体表面提高晶种与载体之间的结合力，例如，硅烷偶联剂、多巴胺、聚乙烯吡咯烷酮、二异氰酸酯、二氯亚砜等是通过化学键作用增强结合力，但是化学键的形成往往需要严格的实验条件，导致操作复杂，很难实现工业化应用。为此，寻找一种高效、简便、适用范围广的的晶种涂覆方法刻不容缓。

发明内容

本发明的目的是：解决在大孔径的载体表面制备分子筛膜过程中晶种涂覆困难、涂覆不均匀，毛细吸浆作用减弱，导致晶种很难附着载体表面，甚至晶种可能渗入载体内部，导致晶种涂覆不均匀，影响制备分子筛膜的分离选择性的问题。本发明提供了一种高效的静电自组装晶种涂覆方法。技术构思为: 实验通常所用到氧化铝、氧化锆、莫来石载体的表面Zeta电位操作条件下呈负电性，而分子筛表面也呈负电性，在涂晶的过程中两者存在静电排斥作用。通常情况下晶种在载体表面附着是依靠载体表面孔道的毛细吸浆能力，但是当这种吸浆能力由于载体表面性质变化而减弱时，极大的影响晶种的涂覆效果。本发明采用阳离子聚丙烯酰胺修饰载体表面，改变载体表面Zeta电位，利用晶种的静电自组装和载体自身的毛细吸浆能力作用提高晶种在载体表面的涂覆效果。

本发明的第一个方面，提供了：

一种分子筛膜，包括载体以及载体表面的晶种，载体是无机材质，晶种在载体表面通过阳离子聚丙烯酰胺的静电作用进行负载。

在一个实施方式中，所述的载体的孔径范围是0.6 μm～3 μm，也可以是1 μm～3 μm，也可以是2 μm～3 μm。

在一个实施方式中，所述的载体的材质可以为氧化铝、氧化锆、或者氧化钛或者莫来石；载体类型为片式、管式、中空纤维中的一种。

在一个实施方式中，晶种选自NaA、T型、CHA、ZSM-5、MOR或者NaY分子筛晶种。