一种不锈钢网支撑的Silicalite-1分子筛膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种分子筛膜的制备方法，特别是涉及一种不锈钢网作载体的Silicalite-1分子筛膜的制备方法，属于无机材料渗透蒸发分离领域。
【背景技术】
[0002] 随着石油资源的消耗殆尽和化石能源消费过程中产生的环境问题的日益突出，寻 找新型可替代的能源迫在眉睫。燃料乙醇作为一种可持续，环保的生物质能源无疑是最佳 的能源替代形式之一。燃料乙醇燃烧产物为二氧化碳和水，不会污染环境，其生产原料主要 为谷物及其秸杆、甘蔗及富含淀粉的马铃薯、木薯等，不仅来源广泛，还能增加这些农作物 的附加值。目前，生产燃料乙醇的方法主要是微生物发酵法，但发酵液中乙醇浓度过高时就 会抑制微生物产乙醇的生化过程，因此必须适时的将乙醇分离出来。传统的分离方法是精 馏法，但其能耗高，而且是间歇式操作，生产效率低。如果先用渗透蒸发技术将乙醇从发酵 液中初步提取出来，再用其它方式将乙醇浓缩到所需要的浓度，而不必中止产乙醇的生化 过程，这将极大的提高生产技术，同时还能降低生产能耗。
[0003] 但这一愿景的实现依赖于疏水透醇膜材料制备技术的发展。目前，报道较多的 疏水透醇膜材料主要有有机硅材料中的聚二甲基硅氧烷膜（PDMS)和沸石分子筛膜中的 Silicalite-1分子筛膜。虽然PDMS对于乙醇的亲和性很强，但易溶胀，使得其分离因子降 低。而Silicalite-1分子筛膜不存在这一问题，且具有良好的耐酸性，优异的热力学稳定 性和好的机械性能。但根据目前报道，Silicalite-1分子筛膜分离乙醇-水的分离因子偏 低，距离工业化应用还有一点距离。从分离机理上分析，可能是因为分离过程中乙醇的优先 吸附-扩散和分子筛分过程同时存在，导致这一结果。另外，目前报道制备Silicalite-1分 子筛膜采用的载体大多为含铝管状载体，不仅存在铝元素溶出使得膜疏水性降低的问题， 而且传质阻力大，单位体积膜组件的有效膜面积低。因此，若能找到相应的膜制备技术，在 保持较高通量的同时，提高其分离因子，势必将推动其在渗透蒸发生产燃料乙醇中的工业 化应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种以廉价的不锈钢网载体，通过原位晶化法制备高通量 的Silicalite-1分子筛膜的合成方法。用该方法制备的Silicalite-1分子筛膜具有很高 的通量；且以廉价的不锈钢网作载体，大大的降低的成本，有利于工业放大。
[0005] 具体地，本发明提供了 一种在325目至500目不锈钢网上，制备高通量的 Silicalite-1分子筛膜的合成方法，其特征在于制备过程如下：
[0006] (1)载体预处理
[0007] 将不锈钢网载体在超声的辅助情况下先后用去污粉、碱液处理，以去除表面的污 渍，再用去离子水洗至中性，干燥备用。
[0008] (2)配制合成液
[0009] 按照1TE0S:0. 17TPA0H:80-160H20(摩尔比）配置好合成液，将处理好的载体放入 反应釜中，在150-175°C，晶化2-7天。
[0010] ⑶后处理
[0011] 反应结束后，取出长有分子筛膜的载体，用水洗掉残留的合成液至中性，烘干后放 入马弗炉中煅烧以除去模板剂。
[0012] 所述载体优选325-500目不锈钢网。
[0013] 本发明一种不锈钢网支撑的Silicalite-1分子筛膜的制备方法与现有技术相比 具有如下优点：本发明采用廉价的不锈钢网，比常用的氧化铝和莫来石管等载体成本低。采 用本方法制备得到的Silicalite-1分子筛膜的通量比用氧化铝和莫来石管等载体制备得 到的Silicalite-1分子筛膜通量高，且可以加工成卷轴式膜组件，比普通的管状膜组件的 空间利用率高。
【附图说明】：
[0014] 图1为Silicalite-1分子筛膜的制备流程。
[0015] 图2为Silicalite-1分子筛膜和不锈钢网的XRD。
[0016] 图3为检测Silicalite-1分子筛膜渗透蒸发性能的装置示意图。
[0017] 图4为325目不锈钢网的SEM图。
[0018] 图5为400目不锈钢网的SEM图。
[0019] 图6为450目不锈钢网的SEM图。
[0020] 图7为500目不锈钢网的SEM图。
[0021] 图8为Silicalite-1分子筛膜的SEM图（表面）。
[0022] 图9为Silicalite-1分子筛膜的SEM图（截面）。
【具体实施方式】
[0023] 为了进一步描述本发明，下面给出了几个具体的实施案例，但专利权利权限并不 局限于这些例子。
[0024] 实施例1Silicalite-1分子筛膜的制备
[0025] 本实验采用的是河北安盛丝制品有限公司生产的325目不锈钢网（图4)，丝径 35ym，孔径43ym，原料361L(AISI)，作为制备Silicalite-1分子筛膜的载体。将载体在 超声的情况下用去污粉、碱液、去离子水清洗，然后烘干备用。
[0026] 称取一定量的TPA0H和去离子水搅拌均匀，然后再向上述溶液中加入一定的TE0S 在25°C继续搅拌陈化，该溶液中各组分的组成（摩尔比）1TE0S:0. 17TPA0H:80H20。
[0027] 将上述处理好的载体垂直放入不锈钢晶化釜内，然后倒入上诉合成液，将此晶化 釜放入175°C的烘箱中合成2天。合成后迅速冷去至室温，取出，用去离子水洗涤至中性，然 后在550°C下煅烧除去模板剂。
[0028] 煅烧后的Silicalite-1分子筛膜用于渗透汽蒸发实验和表征，渗透气化装置如 图3所示，渗透蒸发实验的结果见表1中S1和S2。膜的渗透蒸发性能用渗透通量J和分离 因子a表示。渗透通量J表示单位时间内渗透通过单位面积的膜的物质总质量，J=单位 时间内透过物的质量八单位时间x膜面积），单位为kg?nT2 ? 1T1;分离系数a用于评价膜 分离效率的高低，a= (Yi/tV^/%)，其中￥:与￥2。分别表示在渗透物中1(有机物）与 2 (水）两种组分的质量浓度，乂:与X2分别表示在原料液中1与2两种组分的质量浓度。制 备得到的分子筛膜经X-射线衍射证实为Silicalite-1分子筛膜（图2)，并从扫描电子显 微镜照片上可以看出在不锈钢网上有一层致密的分子筛膜（图8和9)，分子筛晶体呈典型 的Silicalite-1分子筛晶体形貌。
[0029]表1 325目不锈钢网上Silicalite-1分子筛膜的渗透蒸发性能（60°C)
【主权项】
1. 一种不锈钢网支撑的Silicalite-I分子筛膜的制备方法，其特征在于，步骤如下： (1) 载体预处理 将不锈钢网载体在超声条件下先后用去污粉和碱液处理，再用去离子水洗至中性，干 燥备用； (2) 配制合成液 按照摩尔比1TE0S:0. 17TPA0H:80-160H20配置合成液，将处理好的载体置于反应釜中， 加入合成液，在150-175°C，晶化2-7天； (3) 后处理 反应结束后，取出长有分子筛膜的载体，用水洗掉残留的合成液至中性，烘干后放入马 弗炉中，在550°C下煅烧10小时以除去模板剂。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的不锈钢网载体为325-500目不 锈钢网。
【专利摘要】本发明提供了一种不锈钢网支撑的Silicalite-1分子筛膜的制备方法，属于无机材料渗透蒸发分离领域。将不锈钢网载体在超声条件下先后用去污粉、碱液处理，清洗干燥备用。按照摩尔比1TEOS:0.17TPAOH:80-160H2O配置合成液，将处理好的载体放入反应釜中，在150-175℃，晶化2-7天。反应结束后，取出长有分子筛膜的载体，用水洗掉残留的合成液至中性，烘干后放入马弗炉中煅烧以除去模板剂。采用本方法制备得到的Silicalite-1分子筛膜的通量比用氧化铝和莫来石管等载体制备得到的Silicalite-1分子筛膜通量高，且可以加工成卷轴式膜组件，比普通的管状膜组件的空间利用率高。
【IPC分类】B01D71-02, B01D61-36, B01D67-00, B01D69-10
【公开号】CN104841290
【申请号】CN201510233679
【发明人】王金渠, 兰建成, 杨建华, 柴丽均, 鲁金明, 殷德宏, 张艳
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月8日