陶瓷膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷膜及其制备方法，该陶瓷膜的制备方法包括以下步骤：混合：将生活垃圾焚烧底渣、Al2O3、有机溶剂、粘合剂以及成孔剂混合并研磨，以形成混合物；压制：将混合物压成薄片；烧结：将薄片在900℃～1050℃下进行烧结，以得到陶瓷膜。该陶瓷膜的制备方法以生活焚烧底渣和Al2O3作为原料，陶瓷膜的制备成本较低，通过试验得出，当混合物中硅和铝的摩尔量之比为2:1时，生活焚烧垃圾底渣在整个陶瓷膜的质量中的占比可达81％，生活垃圾焚烧底渣的利用率较高，能够有效解决生活垃圾焚烧底渣资源化的问题且大大降低陶瓷膜的生产成本。渣资源化的问题且大大降低陶瓷膜的生产成本。渣资源化的问题且大大降低陶瓷膜的生产成本。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷膜制备
，尤其涉及一种陶瓷膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]陶瓷膜具有出色的凝聚、沉淀和截留能力，且具有易于清洁、性能稳定、机械强度高、耐酸碱腐蚀、耐热性强等优点，被广泛应用于食品、饮料行业以及工业过滤。
[0003]相关技术中，采用纯化学或者工业试剂作为陶瓷膜制备的原料，但是纯物质的成本高且烧结活性低，一般需要烧结温度大于1500℃，烧结温度较高，这就导致陶瓷膜的制备耗能高且生产成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例公开了一种陶瓷膜及其制备方法，该陶瓷膜的制备成本低、耗能低。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术实施例公开了一种陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：
[0006]混合：将生活垃圾焚烧底渣、Al2O3、有机溶剂、粘合剂以及成孔剂混合并研磨，以形成混合物；
[0007]压制：将所述混合物压成薄片；
[0008]烧结：将所述薄片在900℃～1050℃下进行烧结，以得到陶瓷膜。
[0009]本专利技术实施例提供的陶瓷膜的制备方法，通过将生活垃圾焚烧底渣、Al2O3、有机溶剂、粘合剂以及成孔剂混合和研磨，经过压制形成薄片从而便于烧结，在900℃～1050℃的温度下烧结的过程中，有机溶剂、粘合剂以及成孔剂都会发生分解，产生气体，使得烧结成的陶瓷膜的表面和内部产生密集的孔，从而在应用于废水过滤时，能够将离子拦截于陶瓷膜的表面，同时由于陶瓷膜表面电荷的作用，陶瓷膜对金属离子具有一定的吸附作用，进一步提高对金属离子的拦截效果。由于使用生活垃圾焚烧底渣作为原料，陶瓷膜的制备成本较低。此外，相较于采用纯物质(纯物质可以包括：氧化铝、氧化硅)作为原料，使用生活垃圾焚烧底渣作为原料制备陶瓷膜时，烧结的温度更低，在1050℃以下的温度即可烧结形成陶瓷膜，实现在制备陶瓷膜的过程中节能。
[0010]由于生活焚烧底渣中一般硅的含量较多、铝的含量较少，若铝的含量较少则会导致制备得到的陶瓷膜的孔径过小，导致陶瓷膜的过滤效率较低的情况，而本实施例通过加入Al2O3平衡硅和铝的含量，这样，制备得到的陶瓷膜的孔径更佳适当，具有较高的过滤效率。
[0011]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，在所述混合的步骤之前，所述制备方法还包括以下步骤：
[0012]成分分析：对生活垃圾焚烧底渣进行成分分析，得到所述生活垃圾焚烧底渣中的硅和铝的摩尔量；
[0013]称取Al2O3：称取Al2O3，以使所述生活垃圾焚烧底渣中硅的摩尔量与所述生活垃圾
焚烧底渣和所述Al2O3中铝的摩尔量之和的比值为1:1～3:1。
[0014]通过对生活垃圾焚烧底渣进行成分分析以得到生活垃圾焚烧底渣中硅和铝的摩尔量，这样，可以通过计算得出加入的Al2O3的量，使得硅的摩尔量与铝的摩尔量之和的比值为1:1～3:1。通过控制硅的摩尔量和铝的摩尔量之比控制在1:1～3:1，将硅和铝的比例控制在合理的范围内，制备而成的陶瓷膜能够具有合适的孔径。当硅的摩尔量与铝的摩尔量之和的比值小于1:1，即硅的摩尔量过少、铝的摩尔量过多时，制备而成的陶瓷膜的孔径较小，纯水通量较小，过滤效率低。当硅的摩尔量与铝的摩尔量之和的比值大于3:1，即硅的摩尔量过多、铝的摩尔量过少时，制备而成的陶瓷膜的孔径过大，对于一些离子无法有效截留，过滤效果差。
[0015]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，在所述混合的步骤之前，所述制备方法还包括以下步骤：
[0016]研磨：将生活垃圾焚烧底渣进行研磨，至所述生活垃圾焚烧底渣的颗粒的粒径小于325目。
[0017]通过对生活垃圾焚烧底渣进行研磨至生活垃圾焚烧底渣的颗粒的粒径小于325目，因此，生活垃圾焚烧底渣颗粒细小，在混合步骤时，能够与其他成分混合均匀，有利于提高烧结成的陶瓷膜的结构均匀性。
[0018]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，所述Al2O3为γ
‑
Al2O3，所述混合步骤前还包括以下步骤：
[0019]制备γ
‑
Al2O3：将勃姆石在马弗炉中在600℃～650℃下烧结以形成γ
‑
Al2O3。
[0020]由于γ
‑
Al2O3具有多孔性、表面积大、吸附性能好、热稳定性好等优点,这样，利用γ
‑
Al2O3制备得到的陶瓷膜也具有多孔性，过滤性能较佳的优点。
[0021]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、甲醛、乙醛中的至少一种；或者，
[0022]所述粘合剂包括聚乙烯醇溶液、羧甲基纤维素溶液、聚乙二醇溶液中的至少一种；或者，
[0023]所述成孔剂为碳酸钙。
[0024]通过有机溶剂能够提高各组分的溶解，通过粘合剂实现粘合作用，通过成孔剂使得制备而成的陶瓷膜具有多孔性，以实现过滤作用。
[0025]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，所述粘合剂包括聚乙烯醇溶液时，所述混合步骤前还包括：
[0026]制备聚乙烯醇溶液：在聚乙烯醇颗粒中加入去离子水，在80℃～100℃下搅拌至所述聚乙烯醇颗粒溶解，以制备成聚乙烯醇溶液，其中，所述聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇的质量百分比为5wt％～10wt％。
[0027]通过将聚乙烯醇颗粒在80℃～100℃下溶解以形成聚乙烯醇溶液，通过限制聚乙烯醇在聚乙烯醇溶液中的质量百分比为5wt％～10wt％，能够保证该聚乙烯醇溶液具有合适的粘度。
[0028]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，所述聚乙烯醇溶液质量大于所述生活垃圾焚烧底渣和所述Al2O3的质量之和的10wt％。
[0029]通过限制聚乙烯醇溶液质量大于生活垃圾焚烧底渣和Al2O3的质量之和的10wt％，
能够充分实现聚乙烯醇溶液的粘接作用。示例性地，聚乙烯醇溶液质量为生活垃圾焚烧底渣和Al2O3的质量之和的10wt％、20wt％、30wt％等。
[0030]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，在所述压制的步骤前，所述制备方法包括以下步骤：
[0031]干燥：将所述混合物在60℃～70℃下干燥。
[0032]在压制的步骤前对混合物在较低的温度下进行干燥，能够去除混合物中的有机溶剂，在烧结时避免有机溶剂蒸发过快而影响陶瓷膜的成型和影响陶瓷膜的孔径。
[0033]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面的实施例中，在所述压制的步骤中，压制的压力为20MPa～30MPa，保压的时间为1min～3min。通过控制压制的压力为20MPa～30MPa，能够保证压制成薄片且薄片不会开裂。当压力大于30MPa时，压力过大，容易导致薄片开裂，当压力小于20MPa时，压力过小，难以压制成型。通过控制保压时间为1min～3min，能够保证压制成薄片且薄片不会开裂。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：混合：将生活垃圾焚烧底渣、Al2O3、有机溶剂、粘合剂以及成孔剂混合并研磨，以形成混合物；压制：将所述混合物压成薄片；烧结：将所述薄片在900℃～1050℃下进行烧结，以得到陶瓷膜。2.根据权利要求1所述陶瓷膜的制备方法，其特征在于，在所述混合的步骤之前，所述制备方法还包括以下步骤：成分分析：对生活垃圾焚烧底渣进行成分分析，得到所述生活垃圾焚烧底渣中的硅和铝的摩尔量；称取Al2O3：称取Al2O3，以使所述生活垃圾焚烧底渣中硅的摩尔量与所述生活垃圾焚烧底渣和所述Al2O3中铝的摩尔量之和的比值为1:1～3:1。3.根据权利要求2所述陶瓷膜的制备方法，其特征在于，在所述混合的步骤之前，所述制备方法还包括以下步骤：研磨：将生活垃圾焚烧底渣进行研磨，至所述生活垃圾焚烧底渣的颗粒的粒径小于325目。4.根据权利要求1所述陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述Al2O3为γ
‑
Al2O3，所述混合步骤前还包括以下步骤：制备γ
‑
Al2O3：将勃姆石在马弗炉中在600℃～650℃下烧结以形成γ
‑
Al2O3。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：唐圆圆，刘越，吕中，徐喆，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：