CN105366689B - 一种稀溶液用微波辅助合成mor沸石分子筛膜的方法 - Google Patents
一种稀溶液用微波辅助合成mor沸石分子筛膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105366689B CN105366689B CN201510779618.7A CN201510779618A CN105366689B CN 105366689 B CN105366689 B CN 105366689B CN 201510779618 A CN201510779618 A CN 201510779618A CN 105366689 B CN105366689 B CN 105366689B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zeolite molecular
- molecular sieve
- synthesis
- mor zeolite
- mor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 82
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 82
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 title claims abstract description 82
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000007144 microwave assisted synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 41
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 31
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 3
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000001802 infusion Methods 0.000 claims description 3
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000329 aluminium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 claims 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 51
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 28
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 24
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 abstract description 15
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 2
- ANOBYBYXJXCGBS-UHFFFAOYSA-L stannous fluoride Chemical compound F[Sn]F ANOBYBYXJXCGBS-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052680 mordenite Inorganic materials 0.000 description 64
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 5
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 4
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 description 4
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000010148 water-pollination Effects 0.000 description 3
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HLLSOEKIMZEGFV-UHFFFAOYSA-N 4-(dibutylsulfamoyl)benzoic acid Chemical compound CCCCN(CCCC)S(=O)(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 HLLSOEKIMZEGFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQLVXDKIJBQVDF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;hydrate Chemical compound O.CC(O)=O PQLVXDKIJBQVDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N aluminium isopropoxide Chemical compound [Al+3].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 1
- 239000012229 microporous material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- XTUSEBKMEQERQV-UHFFFAOYSA-N propan-2-ol;hydrate Chemical compound O.CC(C)O XTUSEBKMEQERQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种稀溶液用微波辅助合成MOR沸石分子筛膜的新方法。用该方法合成的MOR沸石分子筛膜采用一个稀溶液作为合成液，减少了化学药品的使用量，节约生长成本。同时消除了传统MOR沸石分子筛膜合成液配置过程中易凝胶结块的问题。此外，相比传统水热合成方式，合成时间短。合成的MOR沸石分子筛膜可应用于90wt％乙酸/水分离和90wt％异丙醇/水分离，并且对有机溶剂或酸性有机溶剂脱水也表现潜在应用可能，具有重要的广阔应用前景。
Description
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合成和应用，特别是提供一种稀溶液用微波辅助合成MOR沸石分子筛膜的方法。
背景技术
乙酸是大宗化工产品，是非常重要的有机酸之一，广泛用于食品、农药、医药、染料和橡胶工业中。此外，异丙醇也是一种重要的有机化工原料和有机溶剂，用途十分广泛。因而，乙酸和异丙醇的制备及提纯是化工生产中必不可少的过程。然而，乙酸和异丙醇与水易形成近沸或共沸混合物。采用传统精馏对乙酸和异丙醇精制常常具有能耗高，分离效果差，产生二次污染等缺点。
渗透汽化分离作为一种新型的膜分离技术之一，其主要特点是：分离过程不受气液平衡的限制。对于特定的分离任务，渗透蒸发与传统的分离技术相比，能耗低，分离效果好，不产生二次污染以及装置易于放大等优点。特别是在近沸、共沸和热敏物系的分离具有独特的优势性。
沸石分子筛膜是可用于渗透汽化过程中的一种新型无机膜材料。它不仅具有一般无机膜材料的固有的物理和化学特性。此外，它还具有孔径尺寸大小均一和可调变的骨架Si/Al比等特性，使其成为实现分子水平上高效分离及膜催化反应一体化的优良多孔膜材料，是最具潜力最有前途的膜材料之一。
一般来说，沸石分子筛膜的耐酸和亲水性受骨架Si/Al比影响。随骨架Si/Al比减小，沸石分子筛膜的亲水性增强，但耐酸性降低。MOR(Mordenite)沸石分子筛具有适中可调的硅铝比3～15。因而MOR沸石分子筛膜不仅在有机物脱水方面具有广阔的应用前景，同时在酸性体系中也有潜在应用前景。
目前为止，制备的MOR沸石分子筛膜大多采用常规水热合成法。2002年，张延凤等(催化学报,23(2002)145-149)利用水热合成法制备了MOR沸石分子筛膜，并应于分离水/甲醇、水/乙醇、水/正丙醇和水/异丙醇体系，最大分离因子分别为2600，5500，6000和6800。Xiansen Li等(Journal of Membrane Science,339(2009)224-232)采用一个无模板剂含氟路线水热合成制备了长久耐酸性的MOR沸石分子筛膜，但对于高浓度乙酸/水体系，渗透通量和分离因子都不高，达不到工业应用的要求。陈祥树等(CN200910186437)也采用一个含氟路线制备了MOR沸石分子筛膜，并在PH＝1的水/乙醇条件下保持良好的耐酸性，但未报道乙酸脱水的分离应用。2011年，王金渠等(CN102225313A)也报道了含氟MOR沸石分子筛膜的合成，将其应用在高浓度乙酸脱水中，水对乙酸的分离因子接近无穷，但渗透通量较低。Rongfei Zhou等(Microporous and Mesoporous Materials 156(2012)166-170)在莫来石载体上水热合成了含氟MOR沸石分子筛膜，应用在水/乙醇和水/异丙醇分离中，分离因子分别为1300和3300。同年，Zan Chen等(Journal of Membrane Science 411-412(2012)182-192)在氧化铝载体上制备了MOR沸石分子筛膜，所制备的膜具有长久的耐酸性，但渗透通量较低。过去报道中，MOR沸石分子筛膜应于水/异丙醇和水/乙酸的分离取得了极大的进展。然而，高分离性能MOR沸石分子筛膜的制备都具有两个特点：(1)水热晶化时间长(>12h)；(2)合成液含水量低，溶液粘稠(H2O/Si<50)。通常情况下，水热晶化时间越短，能耗越低；合成液含水量越高，化学药品量消耗越少，成本越低。此外，低含水量的合成液配置中易凝胶结块。2014年，Mei-Hua Zhu等(Industrial and Engineering Chemistry Research 53(2014)19168-19174)采用微波辅助的方法，在短的水热晶化时间(3h)下制备了MOR沸石分子筛膜，大大的减少了水热晶化时间，并将其应用于分离水/乙醇、水/异丙醇和水/乙酸体系。但制备的MOR沸石分子筛膜对分离高浓度90wt.％乙酸/水通量只有0.44kg·m-2·h-1。此外，所用合成液含水量低(H2O/Si＝35)，化学药品量消耗大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稀溶液用微波辅助合成MOR沸石分子筛膜的方法，用该方法合成的MOR沸石分子筛膜同时具有极强的耐酸性和亲水性，对水/异丙醇和水/乙酸分离显示出优越的分离性能，且合成时间大大短于采用常规传统水热合成方式，此外，合成液含水量高。
本发明的目的是采用如下技术方案来实现的:
一种稀溶液用微波辅助合成MOR沸石分子筛膜的方法，包括如下步骤：
(1)将MOR沸石分子筛晶种分散在去离子水中，得MOR沸石分子筛晶种液；
(2)利用步骤(1)中得到的MOR沸石分子筛晶种液在多孔载体表面引入晶种层；
(3)将NaOH、Al源、Si源和NaF溶解在去离子水中配制得合成液，所述合成液中各组分的摩尔比为：
Si源:Al源＝1～40，NaOH:Al源＝0.5～20，
H2O:Si源＝50～500，NaF:Si源＝0.05～10；
(4)将步骤(2)得到的负载有MOR沸石分子筛晶种的多孔载体置于步骤(3)得到的合成液中，利用微波加热合成，合成温度为100～200℃，合成时间为0.1～10h，合成反应结束后，取出管用去离子水洗涤至中性，置于50～100℃下烘干1～2天。
本发明的上述技术方案中，在所述步骤(2)中用MOR沸石分子筛晶种液在所述多孔载体表面引入晶种层的方法可以采用本领域常规晶种引入方法，如浸渍法、热浸渍法、变温热浸渍法、真空涂晶法、喷涂法、擦涂法和旋涂法，具体方法均可以按照本领域常规方法进行，不在本发明中具体陈述。在所述晶种引入方法中，本发明可以优选采用热浸渍或变温热浸渍法。
本发明的上述所有技术方案中，步骤(1)中所述MOR沸石分子筛晶种液中MOR沸石分子筛的含量为0.025～15wt％，优选为0.1～1.0wt％；在晶种液中MOR沸石分子筛晶体颗粒大小为50nm～3μm，优选为100～800nm。
本发明的上述所有技术方案中，在步骤(2)中所述多孔载体材质为氧化铝、氧化锆、莫来石、不锈钢或金属网；所述多孔载体的孔径为0.02μm～50μm，优选为0.1μm～2μm。
本发明的上述所有技术方案中，在步骤(2)中所述多孔载体的形状为片状、平板、管状、中空纤维或多通道载体，优选为管状。
本发明的上述所有技术方案中，在步骤(1)中将MOR沸石分子筛晶种分散在去离子水的方法为：将MOR沸石分子筛晶种置于去离子水中，并利用磁力搅拌器使溶液搅拌分散均匀，且过程中间隔置于超声波中震荡，得MOR沸石分子筛晶种液。
本发明的上述所有技术方案中，步骤(3)中所述合成液中各组分的摩尔比为：
Si源:Al源＝2～20，NaOH:Al源＝1～15，
H2O:Si源＝60～200，NaF:Si源＝0.05～3；
本发明的上述所有技术方案中，步骤(4)中所述合成温度优选为120～200℃，更优选为125～180℃；合成时间优选为0.5～8h，更优选为2～5h。
本发明的上述所有技术方案中，步骤(3)所述合成液的配制条件为：在25～50℃下搅拌2～24h。
本发明的上述所有技术方案中，步骤(3)中所述Al源为Al(NO3)3(硝酸铝)、Al2(SO4)3(硫酸铝)、AlCl3(氯化铝)、Al2O3(氧化铝)或Al(OCH(CH3)2)3(异丙醇铝)，优选为Al2(SO4)3。
本发明的上述所有技术方案中，步骤(3)中所述Si源为白炭黑(SiO2·nH2O)、硅溶胶(SiO2·nH2O)、正硅酸乙酯(Si(OC2H5)4)或硅酸钠(Na2SiO3)，优选为硅溶胶(SiO2·nH2O)。
本发明的技术方案中，合成液中H2O/Si高于50，最高达到500，实现合成液的高含水量，合成液配制过程中不会凝胶结块，且能够更有效的利用化学药品，降低成本。另外，本发明在一定的温度下采用微波加热合成MOR沸石分子筛膜，大大缩短了水热晶化时间。
采用本发明的技术方案合成得到的MOR沸石分子筛膜可用于渗透汽化和蒸汽渗透，操作温度为20～150℃，可用于乙醇、异丙醇、正丙醇、丁醇、丙酮溶剂脱水；可用于乙酸、丙烯酸和酯类溶剂脱水，也可用于高浓度90wt.％以上有机酸脱水。
本发明中合成的MOR沸石分子筛膜可用于酸性环境下有机溶剂脱水。
本发明中采用的稀溶液微波辅助合成MOR沸石分子筛膜，合成时间大大缩短，而且化学药品使用量少，大大的节约生产成本。
附图说明
图1为MOR沸石分子筛XRD图；
图2为MOR沸石分子筛SEM图；
图3为以多孔氧化铝为载体的MOR沸石分子筛膜的XRD图；
图4为以多孔氧化铝为载体的MOR沸石分子筛膜的SEM图。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从生物或化学公司购买。
实施例1
按如下方法制备得到MOR沸石分子筛膜：
(1)多孔载体管的处理：合成MOR沸石分子筛膜所用的多孔载体为α-Al2O3载体管，其平均孔径为2～3μm，孔隙率为30％～40％。α-Al2O3载体管在涂晶前先用砂纸打磨至平整光滑，然后用去离子水超声清洗，最后将其置于80℃烘箱中干燥过夜，备用；
(2)MOR沸石分子筛晶种液的制备：取0.5g MOR沸石分子筛加入100g去离子水，利用磁力搅拌器使溶液搅拌分散均匀，且过程中间隔置于超声波中震荡，配制得到质量分数为0.5wt％MOR沸石分子筛水溶液作为晶种液，将晶种液超声搅拌30min后，利用热浸渍涂覆法在α-Al2O3载体管上引入上述MOR沸石分子筛，80℃干燥8h后作为晶种管备用。
图1为MOR沸石分子筛的XRD图，可以观察到明显的MOR沸石分子筛的特征衍射峰。图2为该沸石分子筛的SEM图，可见分子筛颗粒大小均一，约为800nm。
利用热浸渍涂覆法在α-Al2O3载体管上引入上述MOR沸石分子筛的具体方法为：
取处理干燥后的α-Al2O3载体管，将管两端用聚四氟乙烯塞密封紧，随后将两端密封的α-Al2O3载体管缓慢放人MOR晶种液，30s后缓慢取出，之后立即取下管两端的聚四氟乙烯塞，室温晾干后，置于80℃烘箱中干燥过夜，得涂覆有MOR晶种的α-Al2O3载体管。
(3)MOR沸石分子筛膜合成液的配制：将NaOH、Al源(Al2(SO4)3·18H2O)、Si源(硅溶胶(SiO2·nH2O，青岛海洋化工有限公司，JN-25))和NaF溶解在去离子水中，在室温下搅拌2h，配制得合成液，所述合成液中各组分的摩尔比为：
NaOH:Al源:Si源:H2O:NaF＝0.2:0.12:1:100:0.3。
(4)上述涂覆有MOR晶种的α-Al2O3载体管垂直置于微波反应釜中，随后缓慢向微波反应釜中注入合成液，最后微波反应釜置于微波中165℃反应2h，反应结束后将膜管取出，用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12小时，得MOR沸石分子筛膜。
图3为制备得到的MOR沸石分子筛膜XRD图，图4为该分子筛膜的SEM图，其中图4A为MOR沸石分子筛膜的表面电镜图，图4B为MOR沸石分子筛膜的截面电镜图。图3中可见，XRD谱图中出现了典型的MOR沸石分子筛和氧化铝载体特征衍射峰，说明本发明制备得到了MOR分子筛膜；图4中可见，该膜表面无明显晶间缺陷，膜层厚度约为7μm。说明，本发明制备得到的MOR分子筛膜膜层致密且薄。
将所制备的MOR沸石分子筛膜应用于渗透汽化实验中，分别应用于90wt％乙酸水溶液脱水和90wt％异丙醇水溶液脱水，在75℃下，渗透通量分别为0.72kg/m2·h和1.6kg/m2·h，分离因子均高达10000以上。
实施例2
按实施例1相同的操作，只是晶种液浓度(MOR沸石分子筛水溶液)为0.2wt％，合成所得的MOR沸石分子筛膜的渗透汽化分离性能与实施例1相比略下降，但分离因子仍保持高达10000以上。分别对90wt％乙酸脱水和90wt％异丙醇脱水，在75℃下，渗透通量分别为0.59kg/m2·h和1.48kg/m2·h。
实施例3
按实施例1相同的操作，只是α-Al2O3载体管孔径约为100nm，合成所得的MOR沸石分子筛膜的渗透汽化分离性能优于实施例1。分别对90wt％乙酸脱水和90wt％异丙醇脱水，在75℃下，渗透通量分别为0.86kg/m2·h和1.84kg/m2·h，分离因子均高达10000以上。
实施例4
按实施例1相同的操作，只是微波反应时间延长至4h，合成所得的MOR沸石分子筛膜的渗透汽化分离性能略低于实施例1。所得的MOR沸石分子筛膜对90wt％乙酸脱水和90wt％异丙醇脱水，在75℃下，渗透通量分别为0.54kg/m2·h和1.44kg/m2·h，分离因子分别为2350和3850。
Claims (9)
1.一种稀溶液用微波辅助合成MOR沸石分子筛膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将MOR沸石分子筛晶种分散在去离子水中，得MOR沸石分子筛晶种液；
(2)利用步骤(1)中得到的MOR沸石分子筛晶种液在多孔载体表面引入晶种层；
(3)将NaOH、Al源、Si源和NaF溶解在去离子水中配制得合成液，所述合成液中各组分的摩尔比为：
Si源:Al源＝1～40，NaOH:Al源＝0.5～20，
H2O:Si源＝100～500，NaF:Si源＝0.05～10；
(4)将步骤(2)得到的负载有MOR沸石分子筛晶种的多孔载体置于步骤(3)得到的合成液中，利用微波加热合成，合成温度为100～200℃，合成时间为0.1～10h，合成反应结束后，取出多孔载体用去离子水洗涤至中性，置于50～100℃下烘干1～2天；
所述Al源为Al2(SO4)3。
2.根据权利要求1所述的合成MOR沸石分子筛膜的方法，其特征在于，步骤(1)中所述MOR沸石分子筛晶种液中MOR沸石分子筛的含量为0.025～15wt％，在晶种液中MOR沸石分子筛晶体颗粒大小为50nm～3μm。
3.根据权利要求1所述的合成MOR沸石分子筛膜的方法，其特征在于，步骤(2)中所述多孔载体的材质为氧化铝、氧化锆、莫来石、不锈钢或金属网；所述多孔载体的孔径为0.02μm～50μm。
4.根据权利要求1所述的合成MOR沸石分子筛膜的方法，其特征在于，步骤(2)中所述多孔载体的形状为管状、平板、中空纤维或多通道载体。
5.根据权利要求1所述的合成MOR沸石分子筛膜的方法，其特征在于，在步骤(2)中用MOR沸石分子筛晶种液在多孔载体表面引入晶种层的方法为浸渍法、真空涂晶法、喷涂法、擦涂法或旋涂法。
6.根据权利要求1所述的合成MOR沸石分子筛膜的方法，其特征在于，步骤(3)中所述合成液中各组分的摩尔比为：
Si源:Al源＝2～20，NaOH:Al源＝1～15，
H2O:Si源＝100～200，NaF:Si源＝0.05～3。
7.根据权利要求1所述的合成MOR沸石分子筛膜的方法，其特征在于，步骤(4)中所述合成温度为120～180℃，合成时间为0.5～8h。
8.根据权利要求1所述的合成MOR沸石分子筛膜的方法，其特征在于，步骤(3)所述合成液的配制条件为：在25～50℃下搅拌2～24h。
9.根据权利要求1所述的合成MOR沸石分子筛膜的方法，其特征在于，步骤(3)中所述Si源为白炭黑、硅溶胶、正硅酸乙酯或硅酸钠。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510779618.7A CN105366689B (zh) | 2015-11-14 | 2015-11-14 | 一种稀溶液用微波辅助合成mor沸石分子筛膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510779618.7A CN105366689B (zh) | 2015-11-14 | 2015-11-14 | 一种稀溶液用微波辅助合成mor沸石分子筛膜的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105366689A CN105366689A (zh) | 2016-03-02 |
| CN105366689B true CN105366689B (zh) | 2018-11-13 |
Family
ID=55369404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510779618.7A Active CN105366689B (zh) | 2015-11-14 | 2015-11-14 | 一种稀溶液用微波辅助合成mor沸石分子筛膜的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105366689B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105797597A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-07-27 | 周俊静 | 一种菱沸石分子筛膜的制备方法 |
| CN109999676B (zh) * | 2019-05-05 | 2021-12-07 | 大连理工大学 | T型沸石分子筛膜的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003144871A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-05-20 | Tosoh Corp | モルデナイト型ゼオライト膜複合体およびその製造方法並びにそれを用いた濃縮方法 |
| CN1500730A (zh) * | 2002-11-13 | 2004-06-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 多孔材料丝光沸石膜的合成方法 |
| CN101293658A (zh) * | 2008-06-19 | 2008-10-29 | 江西师范大学 | 一种高耐酸性丝光沸石分子筛膜的制备方法 |
| CN101716470A (zh) * | 2009-11-05 | 2010-06-02 | 江西师范大学 | 一种含氟丝光沸石分子筛膜的制备方法 |
-
2015
- 2015-11-14 CN CN201510779618.7A patent/CN105366689B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003144871A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-05-20 | Tosoh Corp | モルデナイト型ゼオライト膜複合体およびその製造方法並びにそれを用いた濃縮方法 |
| CN1500730A (zh) * | 2002-11-13 | 2004-06-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 多孔材料丝光沸石膜的合成方法 |
| CN101293658A (zh) * | 2008-06-19 | 2008-10-29 | 江西师范大学 | 一种高耐酸性丝光沸石分子筛膜的制备方法 |
| CN101716470A (zh) * | 2009-11-05 | 2010-06-02 | 江西师范大学 | 一种含氟丝光沸石分子筛膜的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Rapid Preparation of Acid-Stable and High Dehydration Performance Mordenite Membranes;Mei-Hua Zhu et al.;《Industrial & Engineering Chemistry Research》;20141114;第53卷;摘要部分以及第19168页右栏第2-6行 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105366689A (zh) | 2016-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106110909B (zh) | 一种有机硅膜的制备方法及其渗透汽化处理高含盐废水的应用 | |
| CN102285666B (zh) | 一种菱沸石及菱沸石膜的制备方法 | |
| Shen et al. | Synthesis of silicalite-1 membrane with two silicon source by secondary growth method and its pervaporation performance | |
| Elyassi et al. | Ethanol/water mixture pervaporation performance of b‐oriented silicalite‐1 membranes made by gel‐free secondary growth | |
| CN109224879B (zh) | 一种cha分子筛膜的制备方法 | |
| CN105311972A (zh) | 一种合成亲水性zsm-5沸石分子筛膜的方法 | |
| JP6158437B2 (ja) | 高強度の中空糸型分子ふるい膜及びその製造方法 | |
| CN103933871B (zh) | 一种高稳定性全硅mfi型分子筛膜的制备方法 | |
| JP2016047530A (ja) | アルコール−水混合物からのアルコールの回収方法 | |
| Wang et al. | Improved stability of ethyl silicate interlayer-free membranes by the rapid thermal processing (RTP) for desalination | |
| Li et al. | High performance ZSM‐5 membranes on coarse macroporous α‐Al2O3 supports for dehydration of alcohols | |
| CN107570018A (zh) | 一种快速合成ssz‑13沸石分子筛膜的方法 | |
| Gui et al. | Scale-up of NaA zeolite membranes using reusable stainless steel tubes for dehydration in an industrial plant | |
| CN102583437A (zh) | 一种碳纳米管-sapo-5分子筛复合膜的制备方法 | |
| CN102126731A (zh) | 孪晶受控二次生长合成高度取向性mfi型分子筛膜的方法 | |
| CN105366689B (zh) | 一种稀溶液用微波辅助合成mor沸石分子筛膜的方法 | |
| CN104548953A (zh) | 用于乙醇脱水的NaA型沸石膜的制备方法 | |
| CN104906964A (zh) | 一种晶种自组装负载支撑体合成高性能NaA型分子筛膜的制备方法 | |
| CN102397757A (zh) | 一种中空纤维型耐酸透水分子筛膜及其制备方法 | |
| Wang et al. | Sustainable synthesis of highly water-selective ZSM-5 membrane by wet gel conversion | |
| CN109607681A (zh) | 一种分离水中金属离子的y型沸石分子筛膜及其制备方法 | |
| JP5578565B2 (ja) | 低濃度ブタノール水溶液からのブタノールの分離濃縮方法及び該方法に用いるブタノールの分離濃縮膜 | |
| JP2012067090A (ja) | 有機溶剤−酸−水混合物からの有機溶剤の回収方法 | |
| CN110605029A (zh) | 一种合成ddr分子筛膜的方法 | |
| CN109970075A (zh) | 一种低温合成a型分子筛膜的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |