用于异丙醇脱水的NAA型沸石膜的制备方法.pdf

用于异丙醇脱水的NaA型沸石膜的制备方法，以NaA型分子筛作为晶种，在多孔载体管表面直接引入超薄均匀晶种层，水热晶化合成出具有不同硅铝比的高性能的NaA型沸石膜；其制备方法按如下步骤进行：先采用热浸渍法在多孔载体管表面引入一层NaA型分子筛，再采用涂拉发引入第二层NaA型分子筛，形成致密超薄晶种层；以硅溶胶、氢氧化钠、偏铝酸钠和去离子水为原料配制晶化母液；先水热合成4～6h；反应完成后取出反应釜，并加入相同配比的晶化母液，再微波加热至60～80℃，反应1～3h；反应完成后，用去离子水洗涤载体管，并在80℃下烘干即可。

权利要求书
1.  一种用于异丙醇脱水的NaA型沸石膜的制备方法，以NaA型分子筛作为晶种， 在多孔载体管表面直接引入超薄均匀晶种层，水热晶化合成出具有不同硅铝比的高性 能的NaA型沸石膜；其制备方法按如下步骤进行：先采用热浸渍法在多孔载体管表面 引入一层NaA型分子筛，再采用涂拉发引入第二层NaA型分子筛，形成致密超薄晶种 层；以硅溶胶、氢氧化钠、偏铝酸钠和去离子水为原料，按摩尔配比SiO2:Al2O3=0.5～3， Al2O3:Na2O=2～6，H2O:Al2O3=100～300配制晶化母液；将制备好的晶化母液加入到 含有聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，并放入预植晶种的多孔载体管，反应温度为60～80 ℃，水热合成4～6h；反应完成后取出反应釜，并加入相同配比的晶化母液，再微波加 热至60～80℃，反应1～3h；反应完成后，用去离子水洗涤载体管，并在80℃下烘干 即可；
所述多孔载体管平均孔径为1～3μm；
所述NaA型分子筛的粒径大小为0.05～5μm。

2.  根据权利要求1所述的用于异丙醇脱水的NaA型沸石膜的制备方法，其特征 在于：所述晶化母液原料的摩尔配比为：
SiO2:Al2O3=2  Al2O3:Na2O=6  H2O:Al2O3=150。

3.  根据权利要求1所述的用于异丙醇脱水的NaA型沸石膜的制备方法，其特征 在于：所述多孔载体管为α-Al2O3管，孔隙率为50%。

4.  根据权利要求1所述的用于异丙醇脱水的NaA型沸石膜的制备方法，其特征 在于：所述多孔载体管平均孔径为1～2μm。

5.  根据权利要求1所述的用于异丙醇脱水的NaA型沸石膜的制备方法，其特征在 于：所述NaA型分子筛的粒径大小为0.1～0.5μm。

说明书用于异丙醇脱水的NaA型沸石膜的制备方法
技术领域
本发明属于无机材料渗透分离技术领域，涉及一种沸石分子筛膜的制备方法，特 别涉及一种用于异丙醇分离的NaA型分子筛的制备方法。
背景技术
随着人们环保和节能意识的日益增强,世界各国尤其是经济技术发达且对进口能 源需求量大的美国、日本、西欧等国开始对传统的高耗能、高污染工业进行大规模的 技术改革。膜分离技术由于其与传统工业中的分离技术相比具有低耗能、不产生污染、 易于实现连续分离、易于放大等优点,在化工、食品、医药、环保、冶金等工业部门得 到越来越广泛的应用。
分子筛膜因其具有高的水热稳定性、分子级别的规则孔道和可离子交换等特点而 受到人们的广泛关注.NaA型分子筛的骨架Si/Al为1,具有很强的亲水性；孔道大小为 0.42nm，介于水和大多数有机分子之间。高的铝含量和合适的孔道大小特点使得在多 孔支撑体上形成的NaA型分子筛膜对水具有很高的选择透过性。采用NaA型分子筛 膜的渗透汽化过程应用于共沸(近共沸)水/有机混合物的分离具有很广的应用前景。 2001年,Morigami等首次报道了NaA型分子筛膜在脱除异丙醇中少量水制备无水异丙 醇分离过程中的大规模应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于异丙醇脱水的NaA型沸石膜的制备方法，该方法 制备的NaA型沸石膜用于分离高浓度异丙醇脱水，分离系数在色谱极限范围内达到无 穷。
具体采用如下技术方案：
一种用于异丙醇脱水的NaA型沸石膜的制备方法，以NaA型分子筛作为晶种， 在多孔载体管表面直接引入超薄均匀晶种层，水热晶化合成出具有不同硅铝比的高性 能的NaA型沸石膜；其制备方法按如下步骤进行：先采用热浸渍法在多孔载体管表面 引入一层NaA型分子筛，再采用涂拉发引入第二层NaA型分子筛，形成致密超薄晶种 层；以硅溶胶、氢氧化钠、偏铝酸钠和去离子水为原料，按摩尔配比SiO2:Al2O3=0.5～3， Al2O3:Na2O=2～6，H2O:Al2O3=100～300配制晶化母液；将制备好的晶化母液加入到 含有聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，并放入预植晶种的多孔载体管，反应温度为60～80 ℃，水热合成4～6h；反应完成后取出反应釜，并加入相同配比的晶化母液，再微波加 热至60～80℃，反应1～3h；反应完成后，用去离子水洗涤载体管，并在80℃下烘干 即可。
所述多孔载体管平均孔径为1～3μm；
所述NaA型分子筛的粒径大小为0.05～5μm。
本发明提供的NaA型沸石膜的制备方法，所述晶化母液原料的摩尔配比优选：
SiO2:Al2O3=2  Al2O3:Na2O=6  H2O:Al2O3=150。
本发明提供的NaA型沸石膜的制备方法，所述多孔载体管优选α-Al2O3管，孔隙 率为50%。
本发明提供的NaA型沸石膜的制备方法，所述多孔载体管平均孔径优选1～2μm。
本发明提供的NaA型沸石膜的制备方法，所述NaA型分子筛的粒径大小优选 0.1～0.5μm。
相比于现有技术，本发明采用的两层NaA型分子筛结合形成致密超薄晶种层，有 利于形成均匀的成核点，并且增强沸石膜的机械强度，提高耐溶胀性，延长其使用寿 命。并且本发明制备的NaA型沸石膜具有优异的分离性能，在分离高浓度异丙醇含量 的异丙醇水溶液时，透过侧水的含量在色谱检查条件下为100%，水对异丙醇的分离 系数接近无穷。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方 式限制本发明。
实施例1
孔隙率为50%的α-Al2O3陶瓷管作为载体，将其两端用聚四氟乙烯塞密封。将密 封好载体管放置在170℃的烘箱中加热2h，然后将炙热的载体快速放入质量浓度为 8wt.%大晶种溶液中20s后缓慢取出，取下聚四氟乙烯塞放出载体管内的水，50℃下 干燥24h，形成第一层NaA型分子筛。再采用涂拉法引入第二层NaA型分子筛，形成 致密超薄晶种层。
以硅溶胶、氢氧化钠、偏铝酸钠和去离子水为原料，按摩尔配比SiO2:Al2O3=0.5， Al2O3:Na2O=2，H2O:Al2O3=100配制晶化母液。先将硅溶胶加入到氢氧化钠溶液中， 室温下搅拌16h形成溶液A；再把偏铝酸钠在剧烈搅拌下缓慢的加入到溶液A中，再 加入氟化钠溶液，搅拌1h形成稳定的晶化母液。
将制备好的晶化母液的一半加入到含有聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，并放入预 植晶种的多孔载体管，反应温度为60℃，水热合成6h；反应完成后取出反应釜，再 加入剩余的晶化母液，再微波加热至60C，反应3h；反应完成后，用去离子水洗涤载 体管，并在80℃下烘干即可。
所述多孔载体管平均孔径为1～3μm；
所述NaA型分子筛的粒径大小为0.05～5μm。
本实施例所述多孔载体管平均孔径为1～2μm。
本实施例NaA型分子筛的粒径大小为0.1～0.5μm。
实施例提供的NaA型分子筛对高浓度异丙醇溶液的分离系数接近无穷。
实施例2
孔隙率为50%的α-Al2O3陶瓷管作为载体，将其两端用聚四氟乙烯塞密封。将密 封好载体管放置在170℃的烘箱中加热2h，然后将炙热的载体快速放入质量浓度为 8wt.%大晶种溶液中20s后缓慢取出，取下聚四氟乙烯塞放出载体管内的水，50℃下 干燥24h，形成第一层NaA型分子筛。再采用涂拉法引入第二层NaA型分子筛，形成 致密超薄晶种层。
以硅溶胶、氢氧化钠、偏铝酸钠和去离子水为原料，按摩尔配比SiO2:Al2O3=3， Al2O3:Na2O=6，H2O:Al2O3=300配制晶化母液。先将硅溶胶加入到氢氧化钠溶液中， 室温下搅拌16h形成溶液A；再把偏铝酸钠在剧烈搅拌下缓慢的加入到溶液A中，再 加入氟化钠溶液，搅拌1h形成稳定的晶化母液。
将制备好的晶化母液的一半加入到含有聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，并放入预 植晶种的多孔载体管，反应温度为80℃，水热合成4h；反应完成后取出反应釜，再 加入剩余的晶化母液，再微波加热至60C，反应1h；反应完成后，用去离子水洗涤载 体管，并在80℃下烘干即可。
所述多孔载体管平均孔径为1～3μm；
所述NaA型分子筛的粒径大小为0.05～5μm。
本实施例所述多孔载体管平均孔径为1～2μm。
本实施例NaA型分子筛的粒径大小为0.1～0.5μm。
实施例提供的NaA型分子筛对高浓度异丙醇溶液的分离系数接近无穷。
实施例3
孔隙率为50%的α-Al2O3陶瓷管作为载体，将其两端用聚四氟乙烯塞密封。将密 封好载体管放置在170℃的烘箱中加热2h，然后将炙热的载体快速放入质量浓度为 8wt.%大晶种溶液中20s后缓慢取出，取下聚四氟乙烯塞放出载体管内的水，50℃下 干燥24h，形成第一层NaA型分子筛。再采用涂拉法引入第二层NaA型分子筛，形成 致密超薄晶种层。
以硅溶胶、氢氧化钠、偏铝酸钠和去离子水为原料，按摩尔配比SiO2:Al2O3=1.5， Al2O3:Na2O=4，H2O:Al2O3=250配制晶化母液。先将硅溶胶加入到氢氧化钠溶液中， 室温下搅拌16h形成溶液A；再把偏铝酸钠在剧烈搅拌下缓慢的加入到溶液A中，再 加入氟化钠溶液，搅拌1h形成稳定的晶化母液。
将制备好的晶化母液的一半加入到含有聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，并放入预 植晶种的多孔载体管，反应温度为80℃，水热合成4h；反应完成后取出反应釜，再 加入剩余的晶化母液，再微波加热至60C，反应1h；反应完成后取出，用去离子水洗 涤，并在80℃下烘干即可。
所述多孔载体管平均孔径为1～3μm；
所述NaA型分子筛的粒径大小为0.05～5μm。
本实施例所述多孔载体管平均孔径为1～2μm。
本实施例NaA型分子筛的粒径大小为0.1～0.5μm。
实施例提供的NaA型分子筛对高浓度异丙醇溶液的分离系数接近无穷。