一种圆盘式多通道陶瓷膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种圆盘式多通道陶瓷膜的制备方法，先在模具腔内装入适量的造粒泥料并铺平，然后注塑多个跟通道形状一样的塑料胶块，在铺平后的粉面上均匀放置各个塑料胶块，往里再装入适量的造粒泥料并铺平，采用压型机压制成型，脱模、烧结得内有通道的支撑体。本发明专利技术无需采用有导流槽的模具，大大降低了成型难度，降低了模具成本，且采用压型机一体成型素坯，并借助填充塑料胶块在高温烧结过程中分解排去，形成支撑体的内部通道，省去了两片素坯的贴合工艺，保证了支撑体的完整性和强度可靠性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种圆盘式多通道陶瓷膜的制备方法


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及圆盘式陶瓷膜。

技术介绍

[0002]陶瓷微滤膜具有化学稳定性高、耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高温、结构坚固、机械强度大、耐压耐磨、分离效率高、使用可靠、可反向冲洗，抗微生物能力强、不与微生物发生反应等优势，在处理油水分离、过滤生物医药中的微生物、分离提纯食品发酵液中的有效成分等方面有着广泛的应用。
[0003]困扰陶瓷膜微滤技术应用和发展的最关键问题是因浓差极化和膜污染而造成的膜过滤通量下降，要推动膜微滤技术发展就必须解决这两个难题。微滤中膜面除有浓差极化作用外，极易形成颗粒沉积滤饼层，而膜与颗粒之间的电性力和分子力都不及流体流动中的水动力学作用力对过滤的影响大，因而可采用一些措施使流动不稳定来降低膜污染。从流体力学边界层理论可知，由于静止壁面的存在，就不可避免地产生浓差极化现象和在膜表面生成滤饼层。因此，要想最大限度地消除或减缓膜污染，就必须改变边界层的状态，旋转动态膜结构就是以此为基础而提出的。
[0004]圆盘式陶瓷膜在自身旋转时与过滤液会在膜面上形成一个平行于膜面的剪切应力，使膜面不易形成截留物隔离层，有效减缓膜表面的浓差极化或滤饼层等污染物，降低了过滤阻力和膜污染。圆盘式陶瓷膜在过滤过程中不容易堵塞，使用寿命长、过滤效果高，非常适用于动态错流过滤。
[0005]陶瓷采用干压成型工艺，具有坯体密度大、尺寸精确、收缩小、机械强度高、成型周期短，成型效率高、便于实现自动化生产等优势。在圆盘式陶瓷膜膜饼的内部开设直线型或曲线形的流道，可降低膜的渗透阻力以及有利于膜渗透液的流通。然而，这种在膜饼内部开设流道的设计大大增加了陶瓷膜制造工艺的难度、复杂性和成本，并且导致陶瓷膜产品合格率极低。现有的干压成型技术中，是利用带有导流槽的模具分别成型两块带有流道的素坯，然后再将两块素坯拼合粘接，形成内部有流道的陶瓷膜。然而该工艺需要两种模具，尤其是带有导流槽的模具在脱模时的难度很高，并且需要将两块不同厚度的素坯扣合成一个完整的圆饼，扣合处还需要高温结合剂粘合，很容易产生不规则品，或存在泄漏风险。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对带有导流槽的模具在脱模时的难度高，以及两块素坯扣合工艺复杂、合格率低、存在漏料风险等问题，提供了一种圆盘式多通道陶瓷膜的制备方法，为干压成型工艺，不需要采用导流槽模具且借助压型机压制成一体，降低陶瓷膜制备的工艺难度、且保证坯体的完整性。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种圆盘式多通道陶瓷膜的制备方法，其特征在于：包括：
[0009]1)支撑体的制备：所述支撑体的原料按质量份数计，包括：平均粒径为20～60μm的
氧化铝粉I 100份、烧结助剂5～10份、造孔剂10～15份、第一粘结剂5～8份、和脱模剂3～5份；其中，所述烧结助剂包括质量比为30～50：15～35：10～35：10～30的铝溶胶、钛溶胶、碳酸镁和高岭土；所述氧化铝粉I、烧结助剂和造孔剂干混后，添加第一粘结剂的水溶液和脱模剂进行造粒，烘干，过筛为20～80目的泥料，将泥料装入模具腔内并铺平；将与通道形状一致的至少一个热塑性塑料胶块放置在铺平的泥料上；再加入泥料覆盖所述至少一个热塑性塑料胶块，铺平；随后在双向压力下压制成型，压力为5～15MPa，得到内部有热塑性塑料胶块的素坯；素坯进行烧结：先升温至300～400℃保温1～3小时，然后升温至800～1000℃保温1～3小时，继续升温至1600～1700℃保温1～3小时，升温速率为2～5℃/min，烧结过程中除去所述热塑性塑料胶块，制得内部有通道的支撑体；
[0010]2)过渡层的制备：所述过渡层的原料按质量份数计，包括：平均粒径为1～10μm的氧化铝粉II 100份、第一分散剂3～5份、和第二粘结剂15～25份；所述氧化铝粉II、第一分散剂、第二粘结剂与水混合研磨得到第一涂膜液；将所述第一涂膜液均匀喷涂到所述支撑体外表面，干燥后进行烧结：以2～5℃/min的升温速率升温至1400～1600℃保温1～3小时，在所述支撑体上得到过渡层；
[0011]3)膜层的制备：所述膜层的原料按质量份数计，包括：平均粒径为0.1～1μm的氧化铝粉III 100份、第二分散剂5～10份、第二粘结剂10～20份；所述氧化铝粉III、第二分散剂、第三粘结剂与水混合研磨得到第二涂膜液；将所述第二涂膜液均匀喷涂到所述过渡层外表面，干燥后进行烧结：以2～5℃/min的升温速率升温至1100～1300℃保温1～3小时，得到所述圆盘式多通道陶瓷膜。
[0012]一实施例中，所述烧结助剂包括铝溶胶30～50％、钛溶胶15～35％、碳酸镁10～35％、高岭土10～30％，且烧结助剂各组分之和为100％。
[0013]一实施例中，所述造孔剂为平均粒径0.1～10μm的炭黑。
[0014]一实施例中，所述脱模剂包括油酸、桐油、硬脂酸铝或石墨中的至少一种。
[0015]优选地，氧化铝粉I的纯度>99％；氧化铝粉II的纯度>99％；氧化铝粉III的纯度>99％。
[0016]一实施例中，所述第一涂膜液的固含量30～50％。
[0017]一实施例中，所述第二涂膜液的固含量20～40％。
[0018]一实施例中，所述第一粘结剂、第二粘结剂、第三粘结剂各自独立地选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙二醇或聚乙烯醇中的至少一种。
[0019]进一步地，所述甲基纤维素的取代度为1.7～2.2；所述羟丙基甲基纤维素的粘度为100～50000cps；所述聚乙二醇的分子量为200～600；所述聚乙烯醇的分子量为1800～2200。
[0020]一实施例中，所述第一分散剂为聚乙烯醇，分子量为1800～2200，纯度大于99％。
[0021]一实施例中，所述第二分散剂为聚乙烯醇，分子量为1800～2200，纯度大于99％。
[0022]一实施例中，所述热塑性塑料胶粒包括PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PS(聚苯乙烯)、ABS、PA塑料(尼龙)、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
[0023]一实施例中，所述涂膜液的研磨以氧化铝球为研磨介质，高速研磨2～5小时。所述“高速”指的是300～500rpm。
[0024]本专利技术制得的氧化铝支撑体外径为150～350mm，内径为40～100mm，内孔道数目为
8、12或16，氧化铝膜层的厚度为20～50μm。
[0025]在本专利技术支撑体的制备中，氧化铝粉I为支撑体的骨架，为整个材料提供强度，同时堆积形成气孔，为整个材料提供较高的孔隙率；烧结助剂在高温下形成液相，液相扩散促进氧化铝粉粘结在一起，降低支撑体烧结温度的同时赋予其较高的强度；造孔剂用于提高支撑体的孔隙率；粘结剂水解后具有一定的粘性，主要作用是常温下将氧化铝粉和烧结助剂等瘠性料赋予一定的可塑性，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆盘式多通道陶瓷膜的制备方法，其特征在于：包括：1)支撑体的制备：所述支撑体的原料按质量份数计，包括：平均粒径为20～60μm的氧化铝粉I 100份、烧结助剂5～10份、造孔剂10～15份、第一粘结剂5～8份、和脱模剂3～5份；其中，所述烧结助剂包括质量比为30～50：15～35：10～35：10～30的铝溶胶、钛溶胶、碳酸镁和高岭土；所述氧化铝粉I、烧结助剂和造孔剂干混后，添加第一粘结剂的水溶液和脱模剂进行造粒，烘干，过筛为20～80目的泥料，将泥料装入模具腔内并铺平；将与通道形状一致的至少一个热塑性塑料胶块放置在铺平的泥料上；再加入泥料覆盖所述至少一个热塑性塑料胶块，铺平；随后在双向压力下压制成型，压力为5～15MPa，得到内部有热塑性塑料胶块的素坯；素坯进行烧结：先升温至300～400℃保温1～3小时，然后升温至800～1000℃保温1～3小时，继续升温至1600～1700℃保温1～3小时，升温速率为2～5℃/min，烧结过程中除去所述热塑性塑料胶块，制得内部有通道的支撑体；2)过渡层的制备：所述过渡层的原料按质量份数计，包括：平均粒径为1～10μm的氧化铝粉II 100份、第一分散剂3～5份、和第二粘结剂15～25份；所述氧化铝粉II、第一分散剂、第二粘结剂与水混合研磨得到第一涂膜液；将所述第一涂膜液均匀喷涂到所述支撑体外表面，干燥后进行烧结：以2～5℃/min的升温速率升温至1400～1600℃保温1～3小时，在所述支撑体上得到过渡层；3)膜层的制备：所述膜层的原料按质量份数计，包括：平均粒径为0.1～1μm的氧化铝粉III 100份、第二分散剂5～10份、第二粘结剂10～20份；所述氧化铝粉III、第二分散剂、第三粘结剂与水混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾冬清，洪昱斌，方富林，蓝伟光，
申请(专利权)人：三达膜科技厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：