一种陶瓷膜及其制备方法和应用技术

一种陶瓷膜及其制备方法和应用，属于废水净化技术领域。陶瓷膜的制备方法包括：陶瓷膜支撑体制备、涂膜液制备、涂膜、烧结成型。本发明专利技术通过在陶瓷膜支撑体制备过程中，采用特定组分润滑剂及选择特定比例，改善陶瓷膜最终的力学性能、孔径均匀度，并通过使用取硅微粉5

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷膜及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及废水净化
，具体而言，涉及一种陶瓷膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着日益严格的污水排放标准，膜分离技术相比传统的分离方法，比如混凝沉淀法、活性污泥法、吸附法等污水处理工艺，具有分离精度高、处理通量大等特点，在水处理领域受到越来越多的关注，越来越倾向利用膜分离技术处理各种废水。
[0003]水处理采用的膜绝大部分为高分子有机膜(以PVDF、PVC、PES等为主)，但有机膜抗氧化能力和抗污染能力通常较差，限制了其应用范围，比如饮用水处理中很难与臭氧联用、污水处理通量较低且下降很快、很难应用于水质复杂的特殊工业水处理领域。与有机膜相比，陶瓷膜在很多方面具备优势，具有耐高温、耐化学侵蚀、机械强度好、抗微生物能力强、渗透通量大、可清洗性强、孔径分布窄、使用寿命长，不易损坏等的优点。
[0004]当前国内外生产的陶瓷膜多为管式过滤膜，孔径一般为微米级左右，这些产品生产成本高，常用于化工或食品领域，为了降低投资，通量设计较高，能耗大、膜污染大；膜孔大小很难直接直观检验，不适用于环保领域；陶瓷膜仅具备过滤功能，很难与臭氧化、催化、抗污染等高级氧化技术联用，不能发挥更多功能，因此对溶解性或微量有机物去除能力有限。也有一些申请人为了解决上述难题采用了一系列的技术手段进行改进。例如：在公开号为CN104841292A的专利申请中公开了一种臭氧催化功能陶瓷膜及其制备方法，其公开了通过浸渍法负载单组分或多组分金属氧化物，然后制备锰氧化物浸浆涂膜的方法在膜面制备催化涂层，能够构建立体多级催化体，同时提升陶瓷膜分离层和支撑层的催化效能，使臭氧催化作用渗透到整个陶瓷内部，锰金属氧化物具有较好的吸附和臭氧催化能力，在提升臭氧催化能力同时，有效缓解膜污染，实现污染物吸附、臭氧催化氧化和膜分离等多功能的集成。在公开号CN106810212A的申请中，公开了一种高效平板陶瓷膜的制作工艺，在高效平板陶瓷膜中加入纳米银，通过添加纳米银使得平板陶瓷膜具有消毒杀菌作用，从而使得过滤效果更高，通过氧化铝作为主料使得平板陶瓷膜支撑性能稳定，在质量轻的前提下保证支撑体具有足够强度。在公开号CN107324780A中公开了一种平板催化陶瓷膜及其成型方法和成型设备，其具体公开了一种改变催化剂负载状态的平板催化陶瓷膜，包括支撑层和分离层，所属分离层由催化剂材料和膜材料复合而成，催化剂材料均匀分布于分离层中或者部分嵌入分离层、部分裸露。其通过在支撑层和膜层材料中分别掺杂催化剂并利用使得臭氧分解速率提高20％，整体抗压为无催化剂陶瓷膜的96％，孔隙率为47％。在公开号为CN102728348A的专利中公开了一种无机陶瓷膜，采用浸渍法将MnO2
‑
TiO2石墨烯负载于膜表面然后进行烧结制备陶瓷膜。
[0005]上述专利虽然解决了陶瓷膜的催化功能弱的问题，通过将锰、钛等金属氧化物负载到氧化铝陶瓷膜表面改性，加入纳米银提高抗菌性。但是其同时也带来了一定的其他问题，例如导致陶瓷膜机械稳定性能不够、降低了陶瓷膜的过滤通量、负载的金属氧化物和纳米银容易脱落失效、机械稳定性差无法满足水处理中的反冲和化学清洗工艺要求。而本发
明采用一定的技术手段，提高了催化剂、抗菌银离子与陶瓷膜的结合强度，提高了陶瓷膜整体的机械强度和稳定性，在提高膜通量的同时提高了膜的臭氧分解速率。并且提高了陶瓷膜的耐磨性能、抗污性能、力学性能、过滤性能。

技术实现思路

[0006]本申请提供了一种陶瓷膜及其制备方法和应用，其具有较好的臭氧催化功能并具有较好的耐磨性能、抗污性能、力学性能、过滤性能。
[0007]本申请的具体内容如下：
[0008]1.一种陶瓷膜制备方法，其特征在于所述是按照如下方法步骤制备
[0009](1)陶瓷膜支撑体
[0010]a主料
[0011]将氧化铝粉体100
‑
160份、高岭土5
‑
15份、纤维素1
‑
5份、硅溶胶4
‑
12份、水8
‑
20份、润滑剂4
‑
10份放在捏合机中混合搅拌2小时，制成为泥料
[0012]b混合助剂制备
[0013]取硅微粉5
‑
15重量份、石墨12
‑
18重量份、硅酸钙9
‑
16重量份进行混合，然后使用微波处理器对混合材料进行处理，处理步骤为微波20
‑
30秒一次，总共进行3
‑
5次微波处理，每次间隔2
‑
4分钟，微波的功率为500
‑
800w。
[0014]陈腐，将上述泥料放置24小时后然后和混合助剂按照6∶1
‑
9∶1的比例进行混合并搅拌均匀得到混合料。
[0015]将上述的混合料放入挤出机中真空挤出成型
[0016]将上述挤出好的坯体放入烘干箱干燥24小时
[0017]将干燥好的坯体放入窑炉中，烧结成型，烧结温度1200
‑
1300摄氏度，烧结时间24
‑
36小时，保温1
‑
4小时
[0018]冷却后得到陶瓷膜支撑体。
[0019](2)陶瓷膜膜层的制备
[0020]a涂膜液制备
[0021]将自清洁粉体预处理，然后将预处理的粉体80
‑
100重量份、分散剂0.5
‑
1重量份、消泡剂0.01
‑
0.05重量份、水450
‑
500重量份，其采用分散搅拌或研磨的方式制备成涂膜液。
[0022]b涂膜
[0023]将上述涂膜液采用喷涂或浸涂的方式涂覆在陶瓷膜支撑体的表面后在30
‑
60摄氏度下干燥成型，干燥时间4
‑
12小时，
[0024]将上述干燥好的陶瓷膜放入窑炉中二次烧结，烧结温度1250
‑
1300摄氏度，烧结时间12小时，保温1小时，得到成品陶瓷膜。
[0025]2.根据1所述的陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为桐油、白油、棕榈油混合物。
[0026]3.根据2所述的陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述润滑剂中桐油∶白油∶棕榈油的重量份比例为2
‑
4∶5
‑
7∶3
‑
5。
[0027]4.根据1所述的陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述粉体预处理是用浓度均为5％的焦磷酸四钠、六偏磷酸钠水溶液按照重量比1∶3的比例混合配制成混合溶液，将粉体
与上述溶液按60g∶360
‑
380ml比例均匀混合后，添加到反应釜中，持续通入氮气排出反应釜中空气，然后在氮气气氛下，加热至75℃，保温2min，再通过超声波处理40min，超声波频率为30
‑
80kHz，功率为500W
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷膜制备方法，其特征在于所述是按照如下方法步骤制备(1)陶瓷膜支撑体a主料将氧化铝粉体100
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160份、高岭土5
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15份、纤维素1
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5份、硅溶胶4
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12份、水8
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20份、润滑剂4
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10份放在捏合机中混合搅拌2小时，制成为泥料b混合助剂制备取硅微粉5
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15重量份、石墨12
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18重量份、硅酸钙9
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16重量份进行混合，然后使用微波处理器对混合材料进行处理，处理步骤为微波20
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30秒一次，总共进行3
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5次微波处理，每次间隔2
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4分钟，微波的功率为500
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800w。陈腐，将上述泥料放置24小时后然后和混合助剂按照6∶1
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9∶1的比例进行混合并搅拌均匀得到混合料。将上述的混合料放入挤出机中真空挤出成型将上述挤出好的坯体放入烘干箱干燥24小时将干燥好的坯体放入窑炉中，烧结成型，烧结温度1200
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1300摄氏度，烧结时间24
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36小时，保温1
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4小时冷却后得到陶瓷膜支撑体。(2)陶瓷膜膜层的制备a涂膜液制备将自清洁粉体预处理，然后将预处理的粉体80
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100重量份、分散剂0.5
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1重量份、消泡剂0.01
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0.05重量份、水450
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500重量份，其采用分散搅拌或研磨的方式制备成涂膜液。b涂膜将上述涂膜液采用喷涂或浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，
申请(专利权)人：郭凯，
类型：发明
国别省市：