[发明专利]一种沸石膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种沸石膜及其制备方法，所述方法包括将有机粘结剂溶液滴加至沸石中，充分研磨搅拌后，以一定厚度刮涂于基材上，经烘干后即可制得沸石膜。本发明制备的沸石膜无需复杂的晶体水热生长过程，可直接使用天然沸石或人造沸石制备成膜，制得的沸石膜具有制备方法简单、成本低廉、水渗透性能好、污染物截留率高和沸石负载量高等特点。该沸石膜用于水中污染物的截留处理时，不仅可以截留水中的大分子污染物，还可利用沸石的离子交换特性实现氨氮的高效截留，适用于污水的深度处理。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种沸石膜及其制备方法。

背景技术

氨氮作为水中氮化合物的主要成分，是引起水体富营养化的关键性物质，因此去除废水中的氨氮是至关重要的。目前常见的去除氨氮的方法有生物法、化学法和反渗透膜法等。但生物方法易受水质波动和外界环境的影响，处理周期长、运行操作复杂，难以处理有机物含量低的氨氮废水。化学法去除氨氮时需投加化学试剂，成本较高且易产生有害副产物。反渗透膜法处理氨氮的操作成本高、处理量低、对氨氮的去除效果较差。为此，寻求高效、低成本的去除水中氨氮的方法是目前关注和研究的热点。

离子交换法已用于处理多种废水中的NH₄⁺，然而使用有机树脂作为交换剂的成本非常高，且需要复杂的再生过程，易产生二次污染。而使用沸石作为离子交换剂去除氨氮的方法因其成本低廉，应用和操作相对简单而被认为是一种有效的处理方法。但沸石只能处理水中NH₄⁺等离子态污染物，且直接使用沸石作为离子交换剂时还会出现需耗时将沸石与水体分离、沸石再生困难等问题，将沸石制备成膜是解决上述问题的有效途径之一。因此研发一种能低成本处理氨氮废水的沸石膜是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种成本低廉、制备方法简单的，不仅能高效截留大分子污染物，还可以实现NH₄⁺等离子态污染物截留，用于水处理的沸石膜及其制备方法。

本发明提供如下技术方案：一种沸石膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将有机粘结剂溶液滴加至沸石中，充分研磨搅拌；

2)将所述步骤1)得到的混合物刮涂于基材上，形成带有沸石膜基体的基材；

3)将所述步骤2)得到的基材在40℃空气中烘干12h，得到沸石膜；

进一步地，所述步骤1)中所采用的沸石为天然沸石或人造沸石中的一种或几种，所述沸石的粒径小于100μm。

进一步地，所述有机粘结剂溶液中的溶质为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶和羧甲基纤维素中的一种或几种。

进一步地，所述有机粘结剂溶液中的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、磷酸三乙酯和二甲基亚砜中的一种或几种。

进一步地，所述有机粘结剂溶液中有机粘结剂的质量浓度为0.1％～30％。

进一步地，所述步骤1)中有机粘结剂溶液于所述沸石的质量比为0.1:1～6:1。

进一步地，所述步骤2)中所采用的基材为无纺布、孔径小于0.1mm的金属网和微滤及超滤膜中的一种或几种。其中，微滤及超滤膜为如聚丙烯腈膜、聚氯乙烯膜、聚醚砜膜、聚丙烯膜、聚砜膜、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜等。

本发明还提供上述方法制备得到的沸石膜，所述沸石膜的厚度为0.1mm～1.5mm。

进一步地，采用所述沸石膜反渗透过滤时的操作压力为0kPa～150kPa，所述沸石膜的水通量为20L·m^-2·h^-1～4000L·m^-2·h^-1。

本发明的有益效果为：