一种凹凸棒石基的陶瓷微滤膜制膜液制造技术

本发明专利技术涉及一种凹凸棒石基的陶瓷微滤膜制膜液，属于膜分离材料技术领域。制膜液包括有表面接枝有三聚氰胺的凹凸棒石、陶瓷材料颗粒、分散剂、增稠剂和水。2.利用凹凸棒石独特的纳米纤维结构作为载体，能够使类石墨相氮化碳在其表面进行均匀负载，避免了类石墨相氮化碳的团聚及难分离等不足，能够更好地提高类石墨相氮化碳的光催化性能，实现膜抗污染及自清洁，提升膜分离过程的经济性。

A Ceramic Microfiltration Membrane Membrane Liquid Based on Attapulgite

The invention relates to a ceramic microfiltration membrane liquid based on attapulgite, belonging to the technical field of membrane separation materials. Membrane preparation solution includes attapulgite with surface grafting of melamine, ceramic material particles, dispersant, thickener and water. 2. Using attapulgite's unique nano-fiber structure as the carrier, graphite-like carbon nitride can be uniformly loaded on its surface, avoiding the agglomeration and difficult separation of graphite-like carbon nitride, which can better improve the photocatalytic performance of graphite-like carbon nitride, achieve membrane anti-pollution and self-cleaning, and enhance the economy of membrane separation process.

【技术实现步骤摘要】
一种凹凸棒石基的陶瓷微滤膜制膜液
本专利技术涉及一种凹凸棒石基的陶瓷微滤膜制膜液，属于膜分离材料

技术介绍
陶瓷膜以其优异的材料性能(耐高温、耐高压、耐腐蚀等)在很多苛刻的应用体系中显示出其独特的优势，成为膜领域发展最为迅速、也是最有发展前景的品种之一，是化工与石油化工领域应用的理想膜材料。相比于氧化物陶瓷粒子制备的陶瓷膜，采用陶瓷纤维（如氧化钛纤维和氧化铝纤维）在多孔支撑体上制备的分离膜（X.B.Ke,H.Y.Zhu,X.P.Gao,etal.High-performanceceramicmembraneswithaseparationlayerofmetaloxidenanofibers.AdvancedMaterials,2007,19:785-790），不仅具有陶瓷材料固有的耐高温、化学稳定性好、使用寿命长等特点，还兼具了纤维材料的高孔隙率、高比表面积等优点。陶瓷纤维构建的分离层具有以下优点：(1)陶瓷纤维形成的筛孔结构能够在维持高通量的同时获得高的选择性，因为陶瓷纤维可以将大孔分割成小孔，形成连通的孔道使总孔隙率能够超过70％，相比之下，传统陶瓷膜分离层的孔隙率低于36%，还不可避免的包括对过滤没有贡献的不连通孔隙；(2)陶瓷纤维在多孔支撑体上形成膜层的过程中，由于本身形状原因会在支撑体表面迅速架桥，不易进入支撑体内部堵塞膜孔道而影响通量；(3)陶瓷纤维材料提高了膜层弹性模量和抗热应力，使其具有高抗热震稳定性。由此可见，使用纤维状材料构建分离层是开发高性能陶瓷膜的有效途径。利用天然凹凸棒石纳米纤维可以开发的多孔分离膜（周守勇等，以凹凸棒石纳米纤维为分离层的陶瓷微滤膜的制备方法，国家专利技术专利ZL201110094814.2），解决了人工合成纳米纤维材料难度大、成本高、难分散及制备成本等不足，可有效将纤维膜的成本。同时利用凹凸棒石纳米纤维膜高的孔隙率及凹凸棒石自身的表面性质，通过与其它材料的耦合可以进一步赋予膜催化、自清洁等功能。类石墨相氮化碳(g-C3N4)具有类似石墨的层状结构，是一种聚合状的非金属半导体。在各种半导体研究中，g-C3N4由于其优异的化学稳定性和独特的电子能带结构而引起了人们广泛的关注。g-C3N4制备方法简单，制备原料便宜易得，可作为廉价的催化剂应用于光催化水分解制氢制氧、降解污染物及有机合成领域。然而光生电子和空穴易复合使得g-C3N4的催化活性还不能满足大规模应用的需求。将g-C3N4聚合物通过化学键合作用牢固负载在其它载体上，可获得高效、稳定的耦合型g-C3N4复合材料。但在使用中仍然面临着制备过程中易团聚及使用过程中难分散、难分离等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种具有光催化性能的凹凸棒石-类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜及其制备方法，将三聚氰胺与凹凸棒石表面的钛酸酯偶联剂通过化学键合作用均匀分散固载在凹凸棒石表面，焙烧后生成的类石墨相氮化碳聚合物亦通过化学键合作用均匀分散固载在膜层的凹凸棒石表面，获得一种高效、稳定的具有光催化性能的凹凸棒石-类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜，为膜分离技术和光催化技术耦合提供一种低价高性能的双层多孔陶瓷微滤膜。为解决上述问题，采用了如下技术手段：本专利技术的第一个方面：一种具有光催化性能的凹凸棒石-类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜，包括有支撑层和分离层，所述的分离层是由分离层基质和分布其中的凹凸棒石-类石墨相氮化碳复合材料所构成；所述的凹凸棒石-类石墨相氮化碳是指以凹凸棒石为载体，在其表面负载类石墨相氮化碳。所述的分离层基质是陶瓷材料，优选碳化硅、硅藻土、莫来石、氧化铝、氧化锆或者氧化钛中的一种或者几种的混合。类石墨相氮化碳固载在凹凸棒石表面，类石墨相氮化碳质量为凹凸棒石的2～50%。凹凸棒石的纤维长度为500～2000nm，直径为30～70nm，凹凸棒石含量不小于95wt%。所述的凹凸棒石-类石墨相氮化碳复合材料的重量是分离层基质的重量的35～50%(优选40～45%)。本专利技术的第二个方面：一种具有光催化性能的凹凸棒石-类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜的制备方法，包括如下步骤：第1步，采用浸泡法对凹凸棒石进行钛酸酯偶联剂改性；第2步，将第1步得到的改性凹凸棒石置于含有三聚氰胺的水溶液中进行反应，得到表面键合有三聚氰胺的凹凸棒石悬浮液；第3步，在第2步得到的悬浮液加入陶瓷材料颗粒、分散剂、增稠剂，混合均匀后，得到制膜液；第4步，采用制膜液，通过浸浆法在支撑体的表面涂膜，制得凹凸棒石-类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜湿膜；第5步，将所制湿膜干燥后，烘干后于氮气气氛下焙烧，自然降温，制得凹凸棒石-类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜。所述的第1步中，改性步骤是将凹凸棒石浸泡于含有2～10wt%钛酸酯偶联剂的有机溶剂中，钛酸酯偶联剂用量为凹凸棒石质量的1～5%，浸泡时间是2～30h，温度是10～50℃；改性结束后，过滤、烘干。所述的第1步中，所述的有机溶剂选自醇类溶剂、苯类溶剂、酯类溶剂或者醚类溶剂；更优选是苯类溶剂或者醇类溶剂；再优选是甲苯或者乙醇。所述的钛酸酯偶联剂选自异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三（十二烷基苯磺酸）钛酸酯、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）乙撑钛酸酯或者四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯中的一种或者几种的混合。所述的第2步中，含有三聚氰胺的水溶液中三聚氰胺占0.8～20wt%，改性凹凸棒石的加入量是水溶液的0.2～5wt%，反应时间是1～10h，反应温度70～100℃。所述的第3步中，陶瓷材料颗粒的的加入量是水溶液的0.2～6wt%，分散剂的的加入量是水溶液的0.1～1wt%，增稠剂的的加入量是水溶液的5～10%。所述的第3步中，所述的陶瓷材料选自碳化硅、硅藻土、莫来石、氧化铝、氧化锆或者氧化钛中的一种或者几种的混合；陶瓷材料颗粒的粒径范围是20～50μm。所述的分散剂优选阳离子型分散剂，如聚乙烯亚胺、聚乙二醇、柠檬酸铵中的一种或者几种；增稠剂优选为甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇或甘油中的一种或者几种的混合物。所述的第4步中，浸浆法涂膜中浸浆时间20～120s。所述的第5步中，焙烧过程的参数为：以2～10℃/min升温至500℃，保温2h，再以10℃/min升温至520℃，焙烧2～6小时。本专利技术的第三个方面：一种陶瓷膜制膜液，包括有表面接枝有三聚氰胺的凹凸棒石、陶瓷材料颗粒、分散剂、增稠剂和水。本专利技术的第四方面：陶瓷膜制膜液在制备具有自清洁、光催化功能的陶瓷膜中的应用。本专利技术的第五个方面：凹凸棒石作为类石墨相氮化碳的载体在提高类石墨相氮化碳掺杂的陶瓷膜自清洁效果或者光催化效果中的应用。本专利技术的第六个方面：具有光催化性能的凹凸棒石-类石墨相氮化碳复合陶瓷微滤膜在过滤含有机物废水中的应用。有益效果1.陶瓷微滤膜的分离层由凹凸棒石纤维、陶瓷颗粒和类石墨相氮化碳构成，在成孔过程中，凹凸棒石纤维杂乱无章的堆积，同时将大孔分割成小孔形成联通的孔道，充分发挥了凹凸棒石独特的纳米纤维结构，提供了较大的总孔隙率（50%～80%）和流通孔道，获得了高选择性和高渗透通量的陶瓷膜。而均匀分散固载在膜层凹凸棒石表面的类石墨相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷膜制膜液，其特征在于，包括有表面接枝有三聚氰胺的凹凸棒石、陶瓷材料颗粒、分散剂、增稠剂和水。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷膜制膜液，其特征在于，包括有表面接枝有三聚氰胺的凹凸棒石、陶瓷材料颗粒、分散剂、增稠剂和水。2.根据权利要求1所述的陶瓷膜制膜液，其特征在于，所述的表面接枝有三聚氰胺的凹凸棒石的制备方法包括如下步骤：采用浸泡法对凹凸棒石进行钛酸酯偶联剂改性；将得到的改性凹凸棒石置于含有三聚氰胺的水溶液中进行反应，得到表面键合有三聚氰胺的凹凸棒石悬浮液。3.根据权利要求1所述的陶瓷膜制膜液，其特征在于，钛酸酯偶联剂改性的步骤是指：将凹凸棒石浸泡于含有2～10wt%钛酸酯偶联剂的有机溶剂中，钛酸酯偶联剂用量为凹凸棒石质量的1～5%，浸泡时间是2～30h，温度是10～50℃；改性结束后，过滤、烘干。4.根据权利要求3所述的陶瓷膜制膜液，其特征在于，所述的有机溶剂选自醇类溶剂、苯类溶剂、酯类溶剂或者醚类溶剂；更优选是苯类溶剂或者醇类溶剂；再优选是甲苯或者乙醇。5.根据权利要求3所述的陶瓷膜制膜液，其特征在于，所述的钛酸酯偶联剂选自异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛爱莲，周守勇，赵宜江，魏东阳，李梅生，邢卫红，吴飞跃，张莉莉，褚效中，张艳，黄进，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32