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一种多层沸石杂化膜的制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-11-27
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2021-05-14
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-03-01
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-11-27
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202011358217.1 申请日 2020-11-27
公开/公告号 CN112657349B 公开/公告日 2022-03-01
授权日 2022-03-01 预估到期日 2040-11-27
申请年 2020年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 B01D71/02B01D67/00B01D53/22C01B13/02C01B21/04C01B32/50 主分类号 B01D71/02
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 罗琦予、姚志通、孙宇航、陈昕洋、唐俊红 第一发明人 罗琦予
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 5
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
朱亚冠
摘要
本发明公开了一种多层沸石杂化膜的制备方法。主要包括如下步骤:(1)配置硅酸钠、偏铝酸钠摩尔比为1‑3:1的水溶液。(2)将水溶液倾倒在带有加热器的玻璃板上用刮刀涂成膜。(3)将燃料放入管式炉石英舟,玻璃板通过支架放置在石英舟上端,成膜一侧朝向石英舟。在500‑800℃热处理3‑8h后将玻璃板冷却。(4)不断重复步骤2和3,得到O2/N2分离系数10‑30和CO2/N2分离系数50‑100的多层沸石杂化膜。本发明以沸石膜为骨架,通过燃料热处理过程中炭的自组装,合成用于气体分离的多层沸石杂化膜,具有制备工艺简单、气体分离效率高、能耗低等优点,易于大规模生产。
  • 摘要附图
    一种多层沸石杂化膜的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-03-01 授权
2 2021-05-14 实质审查的生效 IPC(主分类): B01D 71/02 专利申请号: 202011358217.1 申请日: 2020.11.27
3 2021-04-16 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种多层沸石杂化膜的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤(1)、配置硅酸钠、偏铝酸钠摩尔比为1‑3:1的水溶液;
步骤(2)、将步骤(1)水溶液倾倒在玻璃板上,用刮刀涂成膜;
步骤(3)、将燃料放入管式炉石英舟,步骤(2)玻璃板放置在石英舟上端,玻璃板成膜一侧朝向燃料;于500‑800℃热处理3‑8h,玻璃板冷却,得到两层沸石杂化膜;
步骤(4)、重复沸石膜和炭膜的再掺杂工艺n次,制备得到多层沸石杂化膜,其中n≥0,为自然数;
所述的沸石膜和炭膜的再掺杂工艺包括:
a)将步骤(1)水溶液倾倒在步骤(3)玻璃板两层沸石杂化膜侧上表面,用刮刀涂成膜;
b)将燃料放入管式炉石英舟,步骤a)玻璃板放置在石英舟上端,玻璃板成膜一侧朝向燃料;于500‑800℃热处理3‑8h,玻璃板冷却;
该多层沸石杂化膜的O2/N2分离系数为15‑30、CO2/N2分离系数为50‑100;
所述的燃料为煤焦油、生物质焦油、石油焦油、煤焦沥青、木焦沥青、石油沥青中的一种或多种;
步骤(5)、将步骤(1)水溶液倾倒在步骤(4)玻璃板多层沸石杂化膜上表面,用刮刀涂成膜;玻璃板的温度为60‑90℃。

2.如权利要求1所述的一种多层沸石杂化膜的制备方法,其特征在于玻璃板成膜一侧与燃料间存有空隙,且空隙的距离为3‑6cm。

3.如权利要求1所述的一种多层沸石杂化膜的制备方法,其特征在于步骤(2)和沸石膜和炭膜的再掺杂工艺步骤a)玻璃板温度为60‑90℃。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于气体分离技术领域,特别涉及一种多层沸石杂化膜的制备方法。

背景技术

[0002] 膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力时,原料侧组分选择性地透过膜,以达到分离,提纯的目的。与其他传统的分离方法相比,膜分离具有过程简单、经济性较好、往往没有相变、分离系数较大、节能、高效、无二次污染等优点。其中,气体膜分离技术以其投资少,耗能低,操作费用小,设备简单、紧凑,易于操作,生产弹性大和分离效率高等优点,在过去的几十年里得到了迅速的发展。目前已广泛应用在诸多气体分离过程和领域,如空气中氧和氮的分离;合成氨厂中氨、氮、甲烷混合气中氢的分离;天然气中二氧化碳与甲烷的分离等。被认为是继“深冷精馏”和“变压吸附”之后最具有发展前景的第三代气体分离技术。聚合物膜由于难以超越Robesen上限,不耐高温、不耐腐蚀等缺点制约了其在气体分离领域的广泛应用。沸石由于其晶体结构具有独特的性质,它具有与一些分子大小相近的均一孔道。结构或笼结构,广泛用于尺寸和形状选择性的非均相催化和气体分离、净化过程。沸石制备成的沸石分子筛膜除了具备无机膜的共性外,还具有能够在分子级水平上对不同大小的分子进行分离的优势,适合的分离体系更广,近年来得到了快速的发展,迅速成为无机膜中的重要一类。然而,目前所制备沸石膜的气体渗透性较低,限制了其大规模商业化应用。因此,如何制备高选择性、高渗透性的沸石膜成为气体分离领域急需解决的难题。发明内容:
[0003] 本发明的一个目的在于克服现有技术的不足,提供一种多层沸石杂化膜的制备方法,该多层沸石杂化膜的O2/N2分离系数为15‑30、CO2/N2分离系数为50‑100。
[0004] 本发明方法主要包括如下步骤:
[0005] 步骤(1)、配置硅酸钠、偏铝酸钠摩尔比为1‑3:1的水溶液。
[0006] 步骤(2)、将步骤(1)水溶液倾倒在加热温度为60‑90℃带有加热器的玻璃板上,用刮刀涂成膜。
[0007] 步骤(3)、将燃料放入管式炉石英舟,步骤(2)玻璃板通过支架放置在石英舟上端,玻璃板成膜一侧朝向燃料;于500‑800℃热处理3‑8h,玻璃板冷却,得到两层沸石杂化膜;
[0008] 步骤(4)、重复沸石膜和炭膜的再掺杂工艺n次,制备得到多层沸石杂化膜,其中n≥0,为自然数;
[0009] 所述的沸石膜和炭膜的再掺杂工艺包括:
[0010] a)将步骤(1)水溶液倾倒在步骤(3)玻璃板两层沸石杂化膜侧上,用刮刀涂成膜。玻璃板的温度为60‑90℃。
[0011] b)将燃料放入管式炉石英舟,步骤a)玻璃板通过支架放置在石英舟上端,玻璃板成膜一侧朝向燃料;于500‑800℃热处理3‑8h,玻璃板冷却。
[0012] 作为优选,本发明还包括将步骤(1)水溶液倾倒在步骤(4)玻璃板多层沸石杂化膜上表面,用刮刀涂成膜。玻璃板的温度为60‑90℃。
[0013] 作为优选,所述的燃料为煤焦油、生物质焦油、石油焦油、煤焦沥青、木焦沥青、石油沥青中的一种或多种。
[0014] 作为优选,玻璃板成膜一侧与燃料间存有空隙,且空隙的距离为3‑6cm。
[0015] 本发明以沸石膜为骨架,通过燃料热处理过程中炭的自组装,合成用于气体分离的多层沸石杂化膜。燃烧热处理过程中会在沸石膜表面产生具有多孔开放结构的炭膜层,同时通过沸石膜和炭膜的反复掺杂,提高了气体分离系数,最终得到O2/N2分离系数15‑30和CO2/N2分离系数50‑100的多层沸石杂化膜。具有制备工艺简单、气体分离效率高、能耗低等优点,易于大规模生产等优点。

实施方案

[0016] 本发明结合以下实例作进一步的说明,但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
[0017] 实施例1:
[0018] (1)配置硅酸钠、偏铝酸钠摩尔比为1:1的水溶液。
[0019] (2)将水溶液倾倒在加热温度为60℃带有加热器的玻璃板上用刮刀涂成厚度为5μm的沸石膜。
[0020] (3)将煤焦油5mL放入管式炉石英舟,玻璃板通过支架放置在石英舟上端,玻璃板成膜一侧朝向石英舟内煤焦油;在500℃热处理8h后将玻璃板冷却。玻璃板成膜一侧与煤焦油间存有3cm空隙。
[0021] (4)重复步骤2,得到O2/N2分离系数15和CO2/N2分离系数50的三层沸石杂化膜。
[0022] 实施例2:
[0023] (1)配置硅酸钠、偏铝酸钠摩尔比为3:1的水溶液。
[0024] (2)将水溶液倾倒在加热温度为90℃带有加热器的玻璃板上用刮刀涂成厚度为50μm的沸石膜。
[0025] (3)将生物质焦油30mL放入管式炉石英舟,玻璃板通过支架放置在石英舟上端,玻璃板成膜一侧朝向石英舟内生物质焦油;在800℃热处理3h后将玻璃板冷却。玻璃板成膜一侧与生物质焦油间存有6cm空隙。
[0026] (4)再次重复步骤2和3,得到O2/N2分离系数30和CO2/N2分离系数100的四层沸石杂化膜。
[0027] 实施例3:
[0028] (1)配置硅酸钠、偏铝酸钠摩尔比为1.5:1的水溶液。
[0029] (2)将水溶液倾倒在加热温度为70℃带有加热器的玻璃板上用刮刀涂成厚度为20μm的沸石膜。
[0030] (3)将石油焦油10mL放入管式炉石英舟,玻璃板通过支架放置在石英舟上端,玻璃板成膜一侧朝向石英舟内石油焦油;在600℃热处理5h后将玻璃板冷却。玻璃板成膜一侧与石油焦油间存有4cm空隙。
[0031] (4)重复步骤2,得到O2/N2分离系数15和CO2/N2分离系数65的三层沸石杂化膜。
[0032] 实施例4:
[0033] (1)配置硅酸钠、偏铝酸钠摩尔比为2:1的水溶液。
[0034] (2)将水溶液倾倒在加热温度为80℃带有加热器的玻璃板上用刮刀涂成厚度为40μm的沸石膜。
[0035] (3)将木焦沥青15mL放入管式炉石英舟,玻璃板通过支架放置在石英舟上端,玻璃板成膜一侧朝向石英舟内木焦沥青;在700℃热处理6h后将玻璃板冷却。玻璃板成膜一侧与木焦沥青间存有5cm空隙。
[0036] (4)重复步骤2,得到O2/N2分离系数25和CO2/N2分离系数70的三层沸石杂化膜。
[0037] 实施例5:
[0038] (1)配置硅酸钠、偏铝酸钠摩尔比为2.5:1的水溶液。
[0039] (2)将水溶液倾倒在加热温度为65℃带有加热器的玻璃板上用刮刀涂成厚度为25μm的沸石膜。
[0040] (3)将煤焦沥青和石油沥青25mL放入管式炉石英舟,玻璃板通过支架放置在石英舟上端,玻璃板成膜一侧朝向石英舟内煤焦沥青和石油沥青;在750℃热处理7h后将玻璃板冷却。玻璃板成膜一侧与燃料间存有6cm空隙。
[0041] (4)重复步骤2和3一次,再重复步骤2,得到O2/N2分离系数30和CO2/N2分离系数95的五层沸石杂化膜。
[0042] 上述实施例并非是对于本发明的限制,本发明并非仅限于上述实施例,只要符合本发明要求,均属于本发明的保护范围。
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