有机溶剂脱水的应用在石油化工、生物医药、食品等行业普遍存在。有机物与水形成的共沸、近沸混合物的分离一直是工业分离的重要任务。传统的分离采用共沸精馏、萃取精馏及吸附等方法，不仅存在能耗高、工艺流程复杂和效益低等缺点，而且大量使用对环境有害的第三方有机溶剂，会带来环境污染等问题，开发新型高效的溶剂脱水技术成为实施我国节能减排政策的重要组成部分。
背景技术介绍：
渗透汽化（或蒸汽渗透）技术是一种新型膜分离技术，其利用被分离液体（或蒸汽）混合物中各组分在膜中溶解（吸附）与扩散速率不同的原理达到分离的目的。其突出的优点是能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸附等传统方法难于完成的分离任务，同时还可以与其他反应、分离过程耦合，使整个过程达到最优化，在石油化工、医药、食品、环保等工业领域中具有广阔的应用前景及市场，被专家们称之为二十一世纪具有前途的高技术之一。
现有技术中的渗透汽化膜材料主要集中于有机高分子材料，由于此类材料易溶胀、易塑化、热化学稳定性差等缺点，并且难以同时获得高分离选择性和渗透通量，使其应用领域受到很大的限制。而无机渗透汽化膜材料主要有分子筛膜、SiO2膜以及MOF膜。分子筛是一种以硅氧四面体和铝氧四面体为基本单元所形成的微孔无机晶体材料，以分子筛作为渗透汽化膜材料所制备的分子筛膜具有以下优点：1）规整的孔道结构和较小的孔径（<1nm）有利于实现分子水平的分离；2）良好的热化学稳定性；3）较高的机械强度；4）高的分离选择性和渗透通量。现有技术中用于渗透汽化脱水的分子筛膜主要有NaA型、NaY型、T型和DDR型分子筛膜，用于渗透汽化脱除有机物的分子筛膜主要有silicate-1型分子筛膜，其中对亲水性NaA型分子筛膜的研究较为广泛。1999年，日本某公司率先将NaA分子筛膜推向工业醇类的脱水体系中，并建立了NaA分子筛膜渗透汽化和蒸汽渗透分离装置。近年来，国内也开始有公司高校膜科学技术研究所，实现了国内NaA分子筛膜的工业化生产，
并建立了十余套渗透汽化和蒸汽渗透工业分离装置且已投入运行。
NaA分子筛膜的合成方法很多，按是否采用晶种诱导可分为原位合成法和二次生长法，按加热方式的不同可为传统加热合成法和微波加热合成法，按合成过程中制膜液是否流动分为静态水热合成法和动态水热合成法，按合成过程中水分传递方式的不同可分为水热合成法和蒸汽相转化法。而现有技术中应用广泛的是二次生长法，其方法就是先用物理的方法在支撑体的表面涂覆一层致密的分子筛晶种层，再把晶种化后的支撑体置于制膜液中，在一定的水热合成条件下，晶化成膜。更进一步地，现有技术的NaA分子筛膜的合成主要集中在将陶瓷支撑体垂直于反应釜中合成，其合成出过程中存在制膜溶液会形成浓度梯度，这会导致成膜之后，各区域之间的膜层厚度、均匀度以及致密度不一，特别是在工业化生产时，各批次的成品之间性能有一定差异，例如：通量或者分离因子以及微结构的差异。CN101402022A利用浆液泵将制膜溶液循环输送至支撑体表面，以消除制膜溶液在支撑体表面的浓度梯度。CN1597072A利用支撑体横放在反应釜中，减少了载体径向浓度梯度，制备出具有较高分离性能的分子筛膜。
摘要：
这是一种NaA分子筛膜的制备方法及装置，属于分子筛膜制备技术领域。步骤：S1：制备晶种化支撑体，将NaA分子筛晶种分散去离子水中分散均匀，得到NaA分子筛晶种悬浮液；利用浸渍提拉法将NaA分子筛晶种涂覆在多孔管状支撑体外表面，将支撑体烘干得到晶种化支撑体备用。S2：NaA分子筛膜制备将步骤S1得到的晶种化支撑体置于NaA分子筛膜的制膜液环境中，开启反应釜转动、开启支撑体转动，随后加热进行水热合成开始晶化反应，反应结束后取出冷却；用去离子水洗涤并烘干，即得到NaA分子筛膜。该方法解决了在制备NaA分子筛膜时制膜溶液存在浓度梯度的问题，利用本方法合成的NaA分子筛膜，重复性高，性能优良。
工艺流程如下：
所用的支撑体的构型一般为管式的，例如单管、多通道式，也可以采用板式的支撑体，只要将支撑体能够固定于反应釜中，并可转动，即可实现该装置实验方法，构型的选择可以根据工程实际进行选取，但是为了合成分子筛膜更加方便，尽量采用单管或者多通道式的支撑体，其可以保证易于实行支撑体的转动装置、膜管的安装更加方便，以及具有一定的机械强度和装填密度。支撑体可以采用常规的材质，例如陶瓷材料、金属材料或有机高分子材料。反应釜的转动可以通过电机控制皮带轮的方法实现，支撑体的转动可通过利用带压搅拌方式实现。NaA分子筛膜的制膜液可以通过常规的方法制得，例如：将铝源和氢氧化钠加入去离子水中充分搅拌，得到澄清的含铝的溶液时，加入硅源溶液，搅拌至溶液呈均相，所得到的溶液为合成NaA分子筛膜的制膜液。NaA分子筛晶种的平均粒径优选为0 .1～10 μm，NaA型分子筛晶种悬浮液的浓度优选为1～100 g/L。
工艺流程图如下：
1、支撑体轴转动电机；2、反应釜转动电机；3、反应釜上封头；4、晶种化支撑体；5、放料阀；6、反应釜；7、晶种化支撑体固定转轴；8、叶片。
另一种反应釜和支撑体转动的装置示意图
产品优势如下：
采用本技术方案合成出长度为800mm的NaA分子筛膜，脱水性能经过渗透汽化技术表征结果表明，在操作温度为70 ℃，料液为水含量为5 wt.%的乙醇/水溶液体系时，该膜的分离因子>1000，通量>2 .0 kg·h–1·m–2，兼具有高的选择性和渗透通量。与现有技术相比，本装置创新性地提出利用反应釜和支撑体同时转动、并转向相异的方法，解决了在制备NaA分子筛在合成过程中制膜溶液存在的浓度梯度的问题，并且该方法简单、易行。利用本装置的方法合成的NaA分子筛膜与国内外合成的NaA分子筛内膜的性能相比，重复性高，性能优良，同时由于制膜使用的药品为工业级原料，使得制膜成本大幅度降低，适合规
模化工业生产。
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一种NaA分子筛膜的制备方法及装置
