一种中空平板全陶瓷过滤膜元件及其制备工艺方法技术

技术编号:15293390 阅读:33 留言:0更新日期:2017-05-11 04:03
本发明专利技术公开了一种中空平板全陶瓷过滤膜元件,它由中空平板陶瓷膜支撑体涂敷陶瓷膜液后制成的平板陶瓷膜陶瓷堵头及膜和陶瓷堵头之间的无机胶组成,所述中空平板全陶瓷过滤膜元件按下述方法步骤制备并组合而成:先按以下子步骤制成中空平板陶瓷膜支撑体,再制备膜液和制造平板陶瓷膜以及陶瓷堵头,用无机胶将陶瓷堵头和平板陶瓷膜粘合制成整体构件,将上述整体构件高温烧成,制得中空平板全陶瓷过滤膜元件。发挥了陶瓷材料稳定性好,强度高,平板陶瓷膜耐高温、耐腐蚀性、耐有机溶剂强,方便高压反冲洗等优点,能够很好的用于处理各种有机溶剂、高温、强酸碱等特殊水质,大大拓宽了平板陶瓷膜的使用范围。

一种中空平板全陶瓷过滤膜元件及其制备工艺方法

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷元件,尤其是涉及中空平板全陶瓷过滤膜元件及制备工艺。
技术介绍
当前在污水过滤行业中,使用较多的膜多是有机膜,而有机膜抗氧化能力、耐酸碱能力、耐高温能力及化学稳定性等通常比较差,因而限制了有机膜的使用领域。而相对于有机膜,近来出现的无机平板陶瓷膜作为过滤元件由于具有耐酸碱腐蚀,耐高温,耐有机溶剂,高机械强度等优点,因而大大增加了使用范围,且无机平板陶瓷膜还具有易冲洗、不容易被污染等优点,因而大大增加了使用寿命。但由于现有平板陶瓷膜堵头本身和堵头与无机陶瓷膜之间的粘合剂均是有机材质,如陶瓷膜堵头常用ABS、PPS、PPR等,粘合剂常用环氧树脂粘合剂、聚氨酯粘合剂、丙烯酸树脂粘合剂或者是它们的复合及改性粘合剂,这些含有有机材质的堵头和粘合剂,在高温、特别是含有中强酸碱以及腐蚀性有机溶剂如苯、二甲苯及含有苯酚等的水质中使用时,会因为陶瓷膜元件中的有机材质容易被腐蚀或被溶解或溶胀而限制了其使用范围,缩短了其使用寿命。
技术实现思路
针对上述现有技术中空中平板陶瓷膜在水处理过程中所存在的问题,本专利技术提供了一种全部采用的无机材质制成的中空平板全陶瓷过滤膜元件,就是为了解决目前水处理过程中出现的这些问题。本专利技术要解决的技术问题所采取的技术方案是:所述中空平板全陶瓷过滤元件由中空平板陶瓷膜支撑体涂敷陶瓷膜液后制成的平板陶瓷膜和陶瓷堵头及膜和堵头之间的高温无机胶合剂,并按下述方法步骤制备组合而成:步骤一、先按以下子步骤制成中空平板陶瓷膜支撑体:a、按如下比例称取原料:平均粒径为0.1-50μm、92~98wt%的氧化铝、熔融刚玉、碳化硅、堇青石或莫来石中的至少一种、1-8wt%的粘结剂和1-8wt%的增塑剂预混,再加入不大于预混料8wt%的造孔剂和10-30wt%的去离子水混合均匀,再加入预混料1-8wt%的润滑剂再次混合,倒入真空练泥机中进行练泥,然后陈腐1-2天制成泥段,b、将泥段用挤出成型机挤制成型为坯体,c、将坯体进行干燥0.1-12h,干燥温度为25-70℃,d、将干燥好后的坯体在1200℃-1600℃的温度下烧制,检测获得中空平板陶瓷膜支撑体;步骤二、按以下子步骤制造平板陶瓷膜:e、将粒径均为20~500nm且径距小于1.4nm的氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅、碳化硅、其中的至少一种、表面活性剂、助烧剂和粘结剂混合均匀制备成膜液,所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、六偏磷酸钠、多聚磷酸钠的其中至少一种,所述助烧剂为高岭土、黏土、钾钠长石、滑石粉、锂瓷石其中的至少一种,所述粘结剂为硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、磷酸盐、硅酸盐、聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素其中的至少一种,f、将陶瓷膜液均匀涂敷在中空平板陶瓷膜支撑体;g、将已涂敷陶瓷膜液的中空平板陶瓷膜支撑体干燥制成带膜坯体;h、将干燥好的带膜坯体在400℃-1300℃的温度下烧制,使多孔膜层和载体结合成一个整体,获得中空平板陶瓷膜;步骤三、按以下子步骤制造陶瓷堵头:i、称取原料:平均粒径为0.1-50μm的α-氧化铝、氧化钛、氧化硅、莫来石、堇青石、镁橄榄石或镁铝尖晶石中的至少一种、增塑剂、助烧剂、粘结剂进行混合均匀,所述增塑剂为高岭土、瓷土、膨润土其中的至少一种,助烧剂为石英粉、石灰石、氧化锌、氧化钛、钾钠长石、滑石粉、锂瓷石、锂长石其中的至少一种,j、在混合好的原料中加入占原料重量10-25%的熔化石蜡,再搅拌混合均匀制成料浆,k、料浆经热压铸机注模成蜡坯,l、脱膜修坯,将蜡坯埋入Al2O3粉中并在1000-1200℃之间吸附排蜡得到陶瓷堵头素坯,将堵头素坯清理干净并在1100-1450℃的高温下烧制,获得陶瓷堵头;步骤四、按以下子步骤制得无机胶:m、取高纯氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、莫来石、碳化硅和日用瓷粉中的至少一种,助烧剂为玻璃粉、石英粉、钾钠长石、滑石粉、锂瓷石、锂长石其中的至少一种,增塑剂高岭土或者膨润土、球土、瓷土中的至少一种;n、在上述充分混合好的原料中,加入硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、磷酸盐或硅酸盐,充分搅拌混合成均匀的粘稠浆料—无机胶;步骤五、按以下子步骤制得中空平板全陶瓷过滤膜元件:o、用无机胶将陶瓷堵头和平板陶瓷膜粘合制成整体构件,p、将上述整体构件在25℃-100℃下干燥,在温度为200℃-1200℃下保温烧成,制得中空平板全陶瓷过滤膜元件。所述步骤二(f)中,在涂膜前先将平板陶瓷膜支撑体在干燥室干燥1~3h,去除平板陶瓷膜支撑体内及表面上的水分,将制备好的膜液,涂敷在平板陶瓷膜支撑体上的方式为浸渍、瀑淋、喷涂、喷淋其中的至少一种。所述步骤二(g)中的坯体脱膜使用氧化铝粉或者石英粉作为吸附剂吸附坯中已经液化的石蜡,装入隧道窑、推板窑或者梭式窑进行排蜡,排蜡温度为1000℃-1250℃,排蜡完成后降温,待降温完成后将坯体表面的吸附粉清除干净;所述步骤三(k)中制备好的料浆采用热压铸注模成型,成型温度为20-85℃。所述无机胶的化学组成范围(重量)为:氧化硅:0-90%,氧化铝:0-96%,氧化钛:0-5%,氧化钙:0-5%,氧化镁:0-5%,0-5%ZnO,氧化钾:0-10%,氧化钠:0-10%,三氧二铁:0-5%,氧化锰:0-5%,三氧化二铬:0-5%,氧化镍:0-5%,氧化钴:0-5%,氧化铜:0-5%。所述中空平板陶瓷膜支撑体的化学组成是:0.1-70%SiO2,20-99.9%Al2O3,80-99.9%SiC,0-14%MgO,0-2%Fe2O3,0-2%TiO2,0-2%CaO,0-2%ZnO,0-2%KNaO。所述膜液的化学组成是:0-99.9%SiO2,0-99.9%Al2O3,0-99.9%SiC.,0-99.9%TiO2,0-99.9%ZrO2。所述陶瓷堵头的化学组成是:0-80%SiO2,1-99.9%Al2O3,0-99%SiC,0-60%MgO,0-5%Fe2O3,0-30%TiO2,0-5%CaO,0-5%ZnO,0-10%K2O、0-5%Na2O。0-99%ZrO2,0-50%Li2O。以上化学组成均为重量百分之比。所述步骤五(o)中陶瓷堵头和平板陶瓷膜的组合方式为以下四种:①、有机胶作溶剂,掺入无机粉料混合均匀,使用涂胶设备进行粘合;②、使用小工具将陶瓷膜两端和陶瓷堵头内壁涂上无机胶,然后将陶瓷膜插入陶瓷堵头的卡槽里,再使用小工具将无机胶填充陶瓷膜与陶瓷堵头的缝隙;③、使用小工具将陶瓷膜两端涂上无机胶,然后将陶瓷膜插入陶瓷堵头的卡槽里,再使用小工具将无机胶填充陶瓷膜与陶瓷堵头的缝隙;④、使用小工具将陶瓷堵头内壁涂上无机胶,然后将陶瓷膜插入陶瓷堵头的卡槽里,再使用小工具将无机胶填充陶瓷膜与陶瓷堵头的缝隙。所述步骤五(o)所用涂胶设备为涂胶机、点胶机、灌胶机、滴胶机其中的至少一种;使用的小工具为涂胶枪、注射器、毛刷、不锈钢刮板中的至少一种。本专利技术所述工艺方法是:先将各种原料均匀混合并用塑性挤制成型法在模压下制成坯体,坯体经干燥和高温焙烧制成中空平板陶瓷膜支撑体(相当坯中间带有空腔的本体或载体);再用各种原料配成平板陶瓷膜液,将中空平板陶瓷膜支撑体涂敷平板陶瓷膜液,再经干燥和高温烧成制得平板陶瓷膜(即为表面涂敷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空平板全陶瓷过滤膜元件,它由中空平板陶瓷膜支撑体涂敷陶瓷膜液后制成的平板陶瓷膜陶瓷堵头及膜和陶瓷堵头之间的无机胶组成,其特征在于:所述中空平板全陶瓷过滤膜元件按下述方法步骤制备并组合而成:步骤一、先按以下子步骤制成中空平板陶瓷膜支撑体:a、按如下比例称取原料:平均粒径为0.1‑50μm、90~98wt%的氧化铝、熔融刚玉、碳化硅、堇青石或莫来石中的至少一种、1‑8 wt %的粘结剂和1‑8 wt %的增塑剂预混,再加入不超过预混料8 wt %的造孔剂和10‑30 wt %的去离子水混合均匀,再加入预混料1‑8 wt %的润滑剂再次混合,倒入真空练泥机中进行练泥,然后陈腐1‑2天制成泥段,b、将泥段用挤出成型机挤制成型为坯体,c、将坯体进行干燥0.1‑12h,干燥温度为25‑70℃,d、将干燥好后的坯体在1200℃‑1600℃的温度下烧制,检测切割,获得中空平板陶瓷膜支撑体,且支撑体吸水率≤25%,抗压强度≥30MPa;步骤二、按以下子步骤制造平板陶瓷膜:e、将径距小于1.4粒径均为20~500nm之间的氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅、碳化硅、其中的至少一种、表面活性剂、助烧剂和粘结剂混合均匀制备成膜液,所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、六偏磷酸钠、多聚磷酸钠聚丙烯酸纳、聚丙烯酰胺的其中至少一种,所述助烧剂为高岭土、黏土、钾钠长石、滑石粉、锂瓷石,锂长石其中的至少一种,所述粘结剂为硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、磷酸盐、硅酸盐、聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素聚丙烯酸树脂其中的至少一种,f、将步骤一中制得的中空平板陶瓷膜支撑体上涂敷陶瓷膜液,g、将已涂敷陶瓷膜液的中空平板陶瓷膜支撑体干燥制成带膜坯体,h、将干燥好的带膜坯体在400℃‑1300℃的温度下烧制,使多孔膜层和载体结合成一个整体,获得中空平板陶瓷膜;步骤三、按以下子步骤制造陶瓷堵头:i、称取原料:平均粒径为0.1‑50μm的α‑氧化铝、氧化钛、氧化硅、莫来石、堇青石、镁橄榄石或镁铝尖晶石,日用瓷瓷粉中的至少一种、增塑剂、助烧剂、粘结剂进行混合均匀,所述增塑剂为高岭土、瓷土、膨润土其中的至少一种,助烧剂为石英粉、石灰石、氧化锌、氧化钛、钾钠长石、滑石粉、锂瓷石、锂长石其中的至少一种,j、在混合好的原料中加入占原料重量10‑25%的熔化石蜡,再搅拌混合均匀制成料浆,k、料浆经热压铸机注模成堵头蜡坯,l、脱膜修坯,将堵头蜡坯埋入Al2O3粉中并在1000‑1200℃之间吸附排蜡得到陶瓷堵头素坯,将堵头素坯清理干净并在1100‑1450℃的高温下烧制,获得陶瓷堵头陶瓷堵头吸水率≤20%,抗压强度≥30MPa;步骤四、按以下子步骤制得无机胶:m、取高纯氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、莫来石、碳化硅和日用瓷粉中的至少一种,助烧剂为玻璃粉、石英粉、钾钠长石、滑石粉、锂瓷石、锂长石其中的至少一种,增塑剂高岭土或者膨润土、球土、瓷土中的至少一种;n、在上述充分混合好的原料中,加入硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、磷酸盐或硅酸盐,充分搅拌混合成均匀的粘稠水性浆料—水溶性无机胶;步骤五、按以下子步骤制得中空平板全陶瓷过滤膜元件:o、用无机胶将陶瓷堵头和平板陶瓷膜粘合制成整体构件,p、将上述整体构件在25℃‑100℃下干燥,在温度为200℃‑1200℃下保温烧成,制得中空平板全陶瓷过滤膜元件。...

【技术特征摘要】
1.一种中空平板全陶瓷过滤膜元件,它由中空平板陶瓷膜支撑体涂敷陶瓷膜液后制成的平板陶瓷膜陶瓷堵头及膜和陶瓷堵头之间的无机胶组成,其特征在于:所述中空平板全陶瓷过滤膜元件按下述方法步骤制备并组合而成:步骤一、先按以下子步骤制成中空平板陶瓷膜支撑体:a、按如下比例称取原料:平均粒径为0.1-50μm、90~98wt%的氧化铝、熔融刚玉、碳化硅、堇青石或莫来石中的至少一种、1-8wt%的粘结剂和1-8wt%的增塑剂预混,再加入不超过预混料8wt%的造孔剂和10-30wt%的去离子水混合均匀,再加入预混料1-8wt%的润滑剂再次混合,倒入真空练泥机中进行练泥,然后陈腐1-2天制成泥段,b、将泥段用挤出成型机挤制成型为坯体,c、将坯体进行干燥0.1-12h,干燥温度为25-70℃,d、将干燥好后的坯体在1200℃-1600℃的温度下烧制,检测切割,获得中空平板陶瓷膜支撑体,且支撑体吸水率≤25%,抗压强度≥30MPa;步骤二、按以下子步骤制造平板陶瓷膜:e、将径距小于1.4粒径均为20~500nm之间的氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅、碳化硅、其中的至少一种、表面活性剂、助烧剂和粘结剂混合均匀制备成膜液,所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、六偏磷酸钠、多聚磷酸钠聚丙烯酸纳、聚丙烯酰胺的其中至少一种,所述助烧剂为高岭土、黏土、钾钠长石、滑石粉、锂瓷石,锂长石其中的至少一种,所述粘结剂为硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、磷酸盐、硅酸盐、聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素聚丙烯酸树脂其中的至少一种,f、将步骤一中制得的中空平板陶瓷膜支撑体上涂敷陶瓷膜液,g、将已涂敷陶瓷膜液的中空平板陶瓷膜支撑体干燥制成带膜坯体,h、将干燥好的带膜坯体在400℃-1300℃的温度下烧制,使多孔膜层和载体结合成一个整体,获得中空平板陶瓷膜;步骤三、按以下子步骤制造陶瓷堵头:i、称取原料:平均粒径为0.1-50μm的α-氧化铝、氧化钛、氧化硅、莫来石、堇青石、镁橄榄石或镁铝尖晶石,日用瓷瓷粉中的至少一种、增塑剂、助烧剂、粘结剂进行混合均匀,所述增塑剂为高岭土、瓷土、膨润土其中的至少一种,助烧剂为石英粉、石灰石、氧化锌、氧化钛、钾钠长石、滑石粉、锂瓷石、锂长石其中的至少一种,j、在混合好的原料中加入占原料重量10-25%的熔化石蜡,再搅拌混合均匀制成料浆,k、料浆经热压铸机注模成堵头蜡坯,l、脱膜修坯,将堵头蜡坯埋入Al2O3粉中并在1000-1200℃之间吸附排蜡得到陶瓷堵头素坯,将堵头素坯清理干净并在1100-1450℃的高温下烧制,获得陶瓷堵头陶瓷堵头吸水率≤20%,抗压强度≥30MPa;步骤四、按以下子步骤制得无机胶:m、取高纯氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、莫来石、碳化硅和日用瓷粉中的至少一种,助烧剂为玻璃粉、石英粉、钾钠长石、滑石粉、锂瓷石、锂长石其中的至少一种,增塑剂高岭土或者膨润土、球土、瓷土中的至少一种;n、在上述充分混合好的原料中,加入硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、磷酸盐或硅酸盐,充分搅拌混合成均匀的粘稠水性浆料—水溶性无机胶;步骤五、按以下子步骤制得中空平板全陶瓷过滤膜元件:o、用无机胶将陶瓷堵头和平板陶瓷膜粘合制成整体构件,p、将上述整体构件在25℃-100℃下干燥,在温度为200℃-1200℃下保温...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴汉阳察浩然
申请(专利权)人:江西博鑫精陶环保科技有限公司
类型:发明
国别省市:江西;36

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