CN107686378A - 微介孔复合分子筛膜及其制备方法 - Google Patents

微介孔复合分子筛膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

微介孔复合分子筛膜及其制备方法，本发明之微介孔复合分子筛膜，由以下原料组成：分子筛、氧化铝和凝胶溶胶，所述分子筛和氧化铝均为固体粉末，分子筛具有网络状结构，氧化铝具有微孔孔壁，分子筛、氧化铝和凝胶溶胶的比例为1:1:1‑3:3:4。本发明还包括制备方法。本发明之微介孔复合分子筛膜热稳定性、化学稳定性和生物稳定性高，实现了反应分离一体化；结构稳定，水热稳定性高，比表面积大，大于1100m2/g，介孔孔径均匀，孔径变化在2‑50nm之间，具有催化过滤双重性能；成本低，原材料易得，本发明之制备方法简单，设备投资少，周期短，利于降低成本和工业化生产。

Description

微介孔复合分子筛膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及无机复合材料领域，具体涉及一种微介孔复合分子筛膜及其制备方法。
背景技术
随着各行业的飞速发展，对于工业陶瓷产品的需求量随之增加，值得注意的是，国家对环保政策的强化，符合环保要求和规模水准的生产企业具有广阔的发展前景。另外，石油、化工、冶炼、医疗、制药、食品加工生产过程产生的污水、废气的净化是我国当前工业废水、废气治理的重要任务，但传统填料塔吸收设备体积大，重量高、制作成本贵，而且气阻高，设备操作能耗大，是制约工业废水、尾气治理进展的较大障碍，采用高性能陶瓷膜技术可较好地克服这一障碍。针对我国陶瓷行业的现状，必须进行陶瓷生产工艺的改进，进行技术改造或企业转型，与国际先进能耗水平标准接轨，减少环境污染和资源能源消耗，保证社会可持续发展，加快技术进步，参与国际竞争，提高综合竞争力的艰巨任务。国家在制定“十三五”规划和远景发展规划时，已确定积极发展新技术高科技的陶瓷行业的生产方针。逐步淘汰工艺与装备落后的生产企业，鼓励采用高新技术的生产工艺和装备，对现有企业进行改造。坚决遏制低水平的重复建设，保护环境，节约资源，实施可持续发展的发展战略。
近年来，由于介孔分子筛结构均匀、可调变的孔结构，受到科研人员的广泛关注。但是介孔分子筛存在酸性强度低、水热稳定性差等缺点，因此没有得到广泛应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有独特的有序物理化学性能，且中介孔与微孔结构的比例可以通过控制调节合成条件制备水热稳定性高、比表面积大、介孔孔径均匀的复合膜，解决了介孔部分高水热稳定性差的问题，该膜喷涂在氧化铝表面，获得优良的微介孔复合分子筛膜过滤管，实现了反应过滤一体化的微介孔复合分子筛膜及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，
本发明之微介孔复合分子筛膜，由以下原料组成：分子筛、氧化铝和凝胶溶胶，所述分子筛和氧化铝均为固体粉末，分子筛具有网络状结构，氧化铝具有微孔孔壁，分子筛、氧化铝和凝胶溶胶的比例为1:1:1-3:3:4。
进一步，所述凝胶溶胶为磷酸、硅溶胶、有机胺和去离子水中的一种或几种。
进一步，所述分子筛和氧化铝的固体粉末尺寸为纳米级或微米级。
本发明之微介孔复合分子筛膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）将上述比例的原料加入搅拌机内混合均匀，制成胶液；
（b）将步骤（a）制成的胶液喷涂在氧化铝制品表面制成膜；
（c）将步骤（b）制成的覆膜制品先在微波中干燥，然后进行高温煅烧，高温煅烧温度为1200℃-1550℃（优选1250-1500℃），高温煅烧时间为3-15h，冷却，进行表面处理，再热处理4-6h，热处理的温度为40℃-200℃（优选50℃-120℃），自然冷却至室温，即制得微介孔复合分子筛膜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明之微介孔复合分子筛膜热稳定性、化学稳定性和生物稳定性高，具有不同的酸性、亲水性和催化性能的高孔隙率的多孔膜，由于有序介孔材料的物理化学性能独特，这种无机膜在催化领域和吸附分离、离子交换领域具有巨大的应用前景，实现了反应分离一体化；
（2）结构稳定，水热稳定性高，比表面积大，通常大于1100m2/g，介孔孔径均匀，孔径变化在2-50nm之间，具有催化过滤双重性能；
（3）成本低，原材料易得，本发明选用的固体和溶剂都是陶瓷制品常规原料；
（4）本发明之制备方法简单，设备投资少，周期短，利于降低成本和工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例之微介孔复合分子筛膜，由以下原料组成：分子筛、氧化铝和凝胶溶胶，所述分子筛和氧化铝均为固体粉末，分子筛具有网络状结构，氧化铝具有微孔孔壁，分子筛、氧化铝和凝胶溶胶的比例为1:1:1。
本实施例中，所述凝胶溶胶为磷酸。
本实施例中，所述分子筛和氧化铝的固体粉末尺寸为纳米级。
本实施例之微介孔复合分子筛膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）将上述比例的原料加入搅拌机内混合均匀，制成胶液；
（b）将步骤（a）制成的胶液喷涂在氧化铝制品表面制成膜；
（c）将步骤（b）制成的覆膜制品先在微波中干燥，然后进行高温煅烧，高温煅烧温度为1450℃，高温煅烧时间为10h，冷却，进行表面处理，再热处理5h，热处理的温度为50℃，自然冷却至室温，即制得微介孔复合分子筛膜。
本发明之微介孔复合分子筛膜热稳定性、化学稳定性和生物稳定性高，具有不同的酸性、亲水性和催化性能的高孔隙率的多孔膜，由于有序介孔材料的物理化学性能独特，这种无机膜在催化领域和吸附分离、离子交换领域具有巨大的应用前景，实现了反应分离一体化；结构稳定，水热稳定性高，比表面积大，大于1100m2/g，介孔孔径均匀，孔径变化在2-50nm之间，具有催化过滤双重性能；成本低，原材料易得，本发明之制备方法简单，设备投资少，周期短，利于降低成本和工业化生产。
实施例2
本实施例之微介孔复合分子筛膜，由以下原料组成：分子筛、氧化铝和凝胶溶胶，所述分子筛和氧化铝均为固体粉末，分子筛具有网络状结构，氧化铝具有微孔孔壁，分子筛、氧化铝和凝胶溶胶的比例为3:3:4。
本实施例中，所述凝胶溶胶为磷酸和硅溶胶的凝胶溶胶混合液。
本实施例中，所述分子筛和氧化铝的固体粉末尺寸为微米级。
本实施例之微介孔复合分子筛膜的制备方法，包括以下步骤：
（a）将上述比例的原料加入搅拌机内混合均匀，制成胶液；
（b）将步骤（a）制成的胶液喷涂在氧化铝制品表面制成膜；
（c）将步骤（b）制成的覆膜制品先在微波中干燥，然后进行高温煅烧，高温煅烧温度为1400℃，高温煅烧时间为8h，冷却，进行表面处理，再热处理5h，热处理的温度为100℃，自然冷却至室温，即制得微介孔复合分子筛膜。
本发明之微介孔复合分子筛膜热稳定性、化学稳定性和生物稳定性高，具有不同的酸性、亲水性和催化性能的高孔隙率的多孔膜，由于有序介孔材料的物理化学性能独特，这种无机膜在催化领域和吸附分离、离子交换领域具有巨大的应用前景，实现了反应分离一体化；结构稳定，水热稳定性高，比表面积大，大于1100m2/g，介孔孔径均匀，孔径变化在2-50nm之间，具有催化过滤双重性能；成本低，原材料易得，本发明之制备方法简单，设备投资少，周期短，利于降低成本和工业化生产。
实施例3
本实施例之微介孔复合分子筛膜，由以下原料组成：分子筛、氧化铝和凝胶溶胶，所述分子筛和氧化铝均为固体粉末，分子筛具有网络状结构，氧化铝具有微孔孔壁，分子筛、氧化铝和凝胶溶胶的比例为3:3:4。
本实施例中，所述凝胶溶胶为磷酸、硅溶胶、有机胺和去离子水的凝胶溶胶混合液。
本实施例中，所述分子筛和氧化铝的固体粉末尺寸包括纳米级和微米级。
本实施例之微介孔复合分子筛膜的制备方法，包括以下步骤：
（a）将上述比例的原料加入搅拌机内混合均匀，制成胶液；
（b）将步骤（a）制成的胶液喷涂在氧化铝制品表面制成膜；
（c）将步骤（b）制成的覆膜制品先在微波中干燥，然后进行高温煅烧，高温煅烧温度为1300℃，高温煅烧时间为6h，冷却，进行表面处理，再热处理5h，热处理的温度为60℃，自然冷却至室温，即制得微介孔复合分子筛膜。
本发明之微介孔复合分子筛膜热稳定性、化学稳定性和生物稳定性高，具有不同的酸性、亲水性和催化性能的高孔隙率的多孔膜，由于有序介孔材料的物理化学性能独特，这种无机膜在催化领域和吸附分离、离子交换领域具有巨大的应用前景，实现了反应分离一体化；结构稳定，水热稳定性高，比表面积大，大于1100m2/g，介孔孔径均匀，孔径变化在2-50nm之间，具有催化过滤双重性能；成本低，原材料易得，本发明之制备方法简单，设备投资少，周期短，利于降低成本和工业化生产。

Claims (5)

1.微介孔复合分子筛膜，其特征在于，由以下原料组成：分子筛、氧化铝和凝胶溶胶，所述分子筛和氧化铝均为固体粉末，分子筛具有网络状结构，氧化铝具有微孔孔壁，分子筛、氧化铝和凝胶溶胶的比例为1:1:1-3:3:4。
2.根据权利要求1所述的微介孔复合分子筛膜，其特征在于，所述凝胶溶胶为磷酸、硅溶胶、有机胺和去离子水中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的微介孔复合分子筛膜，其特征在于，所述分子筛和氧化铝的固体粉末尺寸为纳米级或微米级。
4.一种如权利要求1-3任一项权利要求所述的微介孔复合分子筛膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）将上述比例的原料加入搅拌机内混合均匀，制成胶液；
（b）将步骤（a）制成的胶液喷涂在氧化铝制品表面制成膜；
（c）将步骤（b）制成的覆膜制品先在微波中干燥，然后进行高温煅烧，高温煅烧温度为1200℃-1550℃，高温煅烧时间为3-15h，冷却，进行表面处理，再热处理4-6h，热处理的温度为40℃-200℃，自然冷却至室温，即制得微介孔复合分子筛膜。
5.根据权利要求4所述的微介孔复合分子筛膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（c）中，高温煅烧温度为1250℃-1500℃，热处理的温度为50℃-120℃。
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