[发明专利]一种碳基沸石分子筛复合分离膜制备方法

说明书

本发明公开了一种碳基沸石分子筛复合分离膜制备方法，其具体步骤为，首先以酚醛树脂为原料，配置粘接剂、致孔剂等，待混合均匀后，在成型机上挤压成管状原膜，并自然干燥，进行炭化处理，从而制得管状炭支撑膜；按一定的加料顺序，在搅拌条件下将Al₂O₃︰SiO₂︰Na₂O︰H₂O︰EtOH按一定的摩尔比用加料法合成沸石分子筛溶胶；将管状炭支撑膜放入装有沸石分子筛溶胶的晶化釜中，置于烘箱内晶化，取出急冷，清洗并干燥，去除模板剂，制得碳基沸石分子筛复合分离膜，本发明涉及沸石分子筛复合膜技术领域。该制备方法使得炭支撑体表面在复合一层沸石分子筛材料，既可以控制碳膜表面的孔隙结构，改善炭膜对气体的渗透性能，又可以制得抗氧化性能较好的分离膜。

技术领域

本发明涉及沸石分子筛复合膜技术领域，具体为一种碳基沸石分子筛复合分离膜制备方法。

背景技术

沸石分子筛膜是近年来发展起来的一种新型微孔无机膜材料，由于其具有良好的化学和机械稳定性，能够达到高通量、高选择性、耐热和耐溶剂等要求，因而备受人们关注，迅速成为膜分离领域最有应用前景的研究热点。沸石分子筛具有独特的物理、化学性质，耐高温、耐腐蚀，尤其是其优异的气体分离性能以及在膜反应器方面的巨大应用前景。

由于无机膜具有许多优异性能，已经成为分离膜领域一个不可忽视和替代的组成部分，目前涌现出许多炭膜的复合材料，但是实际使用的炭膜孔径多数偏大，导致膜的分离率较低，达不到理想的分离效果，另外，炭膜虽然具有良好的抗酸碱能力，孔径均一，可调整，外表面较平整，但其抗氧化能力较差。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳基沸石分子筛复合分离膜制备方法，解决了实际使用的炭膜孔径多数偏大，导致膜的分离率较低，达不到理想的分离效果，另外，炭膜虽然具有良好的抗酸碱能力，孔径均一，可调整，外表面较平整，但其抗氧化能力较差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种碳基沸石分子筛复合分离膜制备方法，其具体步骤为，(1)炭支撑膜的制备：首先以酚醛树脂为原料，氧化后将其粉碎至所需要的粒度，按一定比例配置粘接剂、致孔剂等，待混合均匀后，在成型机上挤压成管状原膜，并自然干燥，最后将其放入管式炭化炉中，进行炭化处理，从而制得管状炭支撑膜；

(2)沸石分子筛溶胶的制备：以硅酸乙酯为硅源，硫酸铝为铝源，氢氧化钠为碱源，无水乙醇为模板剂，按一定的加料顺序，在搅拌条件下将Al₂O₃︰SiO₂︰Na₂O︰H₂O︰EtOH按一定的摩尔比用加料法合成沸石分子筛溶胶；

(3)碳基沸石分子筛复合分离膜制备：将管状炭支撑膜放入装有沸石分子筛溶胶的晶化釜中，密封后置于烘箱内晶化，取出急冷，并用超声波清洗并干燥。然后将其进行焙烧处理，去除无水乙醇模板剂，制得碳基沸石分子筛复合分离膜。

优选的，所述步骤(1)氧化条件设置为在180摄氏度预氧化2小时。

优选的，所述步骤(1)中的炭化条件设置为在氮气保护下以3摄氏度每分钟的升温速率，炭化终温850摄氏度，恒温50分钟。

优选的，所述步骤(2)中Al₂O₃︰SiO₂︰Na₂O︰H₂O︰EtOH的摩尔比例为1︰100︰12︰55︰7500。

优选的，所述步骤(2)中搅拌时加料料液的速率设置为0.1毫升每秒，搅拌时间设置为2小时，搅拌速率设置为1500rpm。