本發明涉及分子篩膜領域，具體涉及一種kfi分子篩膜及其制備方法和應用。

背景技術：

1、分離過程是化工生產的重要環節。相比于傳統分離過程，如化學吸附、物理吸附和蒸餾，膜分離技術具有能耗低、操作簡便、可連續生產等優勢。分子篩膜具有可調節的骨架結構和優異的吸附分離性能，被視為一種理想的膜分離材料。分子篩膜不僅在催化、氣體分離等領域的應用占有優勢，在醇類脫水方等分離領域面也有有著廣闊的應用前景。

2、kfi型分子篩擁有0.39×0.39nm的八元環孔道，允許動力學直徑較小的分子比如h2o(0.27nm)、nh3(0.29nm)、h2(0.289nm)的通過，并且可以吸附分離co2和ch4等氣體，或者將其與動力學直徑較大的分子(比如醇類，大分子烷烴等)分離開。remy等人合成金屬離子交換的kfi型分子篩用于分離co2/ch4和co2/n2，其中li-kfi表現出最高的選擇性。韓國浦項大學的kencana等采用kfi分子篩常溫下分離ch4/n2，分離因子達到11.8。

3、有研究表明分子篩的使用依賴于顆粒大小和用量，導致分離回收困難和重復利用率低等問題，限制了分子篩的應用。為了解決這一難題，很多研究者嘗試采用水熱合成等技術制備分子篩膜。這不僅克服了分子篩與產物分離的困難，而且制成的分子篩膜有利于提高分子篩顆粒的分布面積和分散程度，通過控制物質流經膜的速率來控制膜的物質分離效率相比于分子篩粉末，利用分子篩膜進行分離操作通量更大，極大的加快了分離吸附操作的速度。利用分子篩膜進行分離吸附的過程簡單，而且可以連續地分離液體和氣體分子。這是分子篩膜應用相對于分子篩粉末應用的一大優勢。

4、目前研究者主要研究kfi分子篩粉末合成技術的優化方法，如專利cn112479225a采用環糊精為模板劑來合成納米kfi分子篩顆粒；專利cn?114735717a利用fau分子篩轉晶法快速合成kfi分子篩顆粒。經過大量文獻調查，沒有發現關于kfi分子篩膜的相關報道。綜上所述，基于kfi分子篩對物質吸附的特性與分子篩膜在分離過程的優勢，本發明提出一種kfi分子篩膜的制備方法。

技術實現思路

1、本發明的目的在于至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種kfi分子篩膜及其制備方法。

2、本發明的技術解決方案如下：

3、一種kfi分子篩膜的制備方法，采用純相的kfi型分子篩晶體為晶種，以硅源、鋁源、鍶源、堿源、超純水為原料，通過二次水熱生長法，在支撐體上制備kfi分子篩膜。

4、作為本發明的優選方案，包括以下步驟：

5、s1：將硅源、鋁源、鍶源、堿源、超純水按一定比例混合，攪拌成均勻的初始溶膠；繼續攪拌，然后轉移至帶聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜，放置烘箱中晶化；晶化結束后的產物用煮沸的超純水洗滌至中性，烘干后得到kfi分子篩晶種粉末；

6、s2：將kfi分子篩晶種粉末均勻涂覆到支撐體表面，烘干，得到涂有晶種的支撐體；

7、s3：將硅源、鋁源、鍶源、堿源、超純水按一定比例混合，攪拌成均勻的合成溶膠；繼續攪拌，然后轉移至帶聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜；涂有晶種的支撐體豎直插入合成溶膠中，放置烘箱中晶化；晶化結束后的產物用煮沸的超純水洗滌至中性，烘干8-12小時，得到kfi分子篩膜。

8、作為本發明的優選方案，步驟s1中，至少包括以下技術特征；

9、初始溶膠的摩爾配比為1al2o3:2.3k2o:0.1sro:10sio2:100-500h2o；

10、繼續攪拌的時間為1-3小時；

11、晶化溫度為140-160℃，晶化時間為3-5天；

12、烘干溫度為70-90℃，烘干時間為8-12小時。

13、作為本發明的優選方案，步驟s3中，至少包括以下技術特征；

14、合成溶膠的摩爾配比為1al2o3:2.3k2o:0.1sro:10sio2:100-500h2o；

15、繼續攪拌的時間為1-3小時；

16、晶化溫度為100-200℃，晶化時間2-6天；

17、烘干溫度為70-90℃，烘干時間為8-12小時。

18、作為本發明的優選方案，步驟s1和s3中，至少包括以下技術特征之一：

19、

20、所述硅源為硅溶膠、水玻璃、正硅酸四乙酯、白炭黑、硅粉中的至少一種；

21、所述鋁源為氫氧化鋁、硝酸鋁、硫酸鋁、鋁酸鈉中的至少一種；

22、所述鍶源為硝酸鍶、氯化鍶、碳酸鍶中的至少一種；

23、所述堿源為氫氧化鉀和/或碳酸鉀。

24、作為本發明的優選方案，步驟s2中，所述支撐體材質為α-氧化鋁、莫來石、不銹鋼中的至少一種；和/或；

25、所述支撐體形狀為管狀、平板、中空纖維中的至少一種。

26、本發明還公開了一種kfi分子篩膜，采用如上任一所述的制備方法制得。

27、本發明還公開了一種上任一所述的kfi分子篩膜在在醇類物質脫水中的應用。

28、作為本發明的優選方案，所述醇類物質包括甲醇、乙醇及異丙醇中的至少一種。

29、作為本發明的優選方案，kfi分子篩膜對10wt％水/乙醇體系分離性能表現為膜的通量為0.93kg·m-2·h-1，分離因子達到219。

30、本發明的有益效果是：本發明采用二次水熱生長法在多孔支撐體上涂覆晶種，將其放入合成溶膠中，在一定溫度下制備出生長良好且致密的kfi分子篩膜。本發明制備的kfi分子篩膜晶體層厚度約為10微米。膜制備重現性強和分離效率高。其不僅具有良好的分離性能，還可以作為催化劑可用于催化醇-醚轉化、nh3-scr等反應，具有綠色環保、膜分離裝置簡單、操作簡便、可連續生產等優點，因此kfi分子篩膜在化工分離、汽車和發電廠尾氣處理等方面有著極大的應用潛力。

技術特征：

1.一種kfi分子篩膜的制備方法，其特征在于，采用純相的kfi型分子篩晶體為晶種，以硅源、鋁源、鍶源、堿源、超純水為原料，通過二次水熱生長法，在支撐體上制備kfi分子篩膜。

2.根據權利要求1所述的一種kfi分子篩膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據權利要求2所述的一種kfi分子篩膜的制備方法，其特征在于，步驟s1中，至少包括以下技術特征；

4.根據權利要求2所述的一種kfi分子篩膜的制備方法，其特征在于，步驟s3中，至少包括以下技術特征；

5.根據權利要求2所述的一種kfi分子篩膜的制備方法，其特征在于，步驟s1和s3中，至少包括以下技術特征之一：

6.根據權利要求2所述的一種kfi分子篩膜的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述支撐體材質為α-氧化鋁、莫來石、不銹鋼中的至少一種；和/或；

7.一種kfi分子篩膜，其特征在于，采用如權利要求1-6任一所述的制備方法制得。

8.一種如權利要求7所述的kfi分子篩膜在在醇類物質脫水中的應用。

9.如權利要求8所述的應用，所述醇類物質包括甲醇、乙醇及異丙醇中的至少一種。

10.如權利要求8所述的應用，kfi分子篩膜對10wt％水/乙醇體系分離性能表現為膜的通量為0.93kg·m-2·h-1，分離因子達到219。

技術總結
本發明公開了一種KFI分子篩膜及其制備方法和應用，涉及分子篩膜領域，具體采用二次水熱生長法在多孔支撐體上涂覆晶種，將其放入合成溶膠中，在一定溫度下制備KFI分子篩膜。所述合成溶膠摩爾比為：1Al2O3:2.3K2O:0.1SrO:10SiO2:100?500H2O。本發明的方法所制備的KFI分子篩膜生長致密且連續，晶體層厚度為10微米。在75℃下，KFI分子篩膜對10wt％水/乙醇體系分離性能表現為膜的通量為0.93kg·m?2·h?1，分離因子達到219。本發明為首次制備KFI分子篩膜，并成功應用于水和醇類的分離，具有綠色環保、膜分離裝置簡單、操作簡便、可連續生產等優點。

技術研發人員：劉永生,姜君哲,周煒,鄭卓群,李立清
受保護的技術使用者：江西理工大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24