自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备方法技术

本发明专利技术为一种自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备方法。该方法包括如下步骤：将高铝粉煤灰、淀粉、甲基纤维素混合，进行干混1h～2h，得到混合物料；然后再向其中加入蒸馏水，在80～100℃下恒温搅拌1h～2h，得到泥料，将泥料放置到模具中，在6MPa～14MPa压力下挤压成型，得到生胚；再将得到的生胚升温到1200℃～1400℃下，烧结0.5h～1h，得到自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体。本发明专利技术不额外添加氧化铝或其他含铝氧化物，支撑体中固溶了铁氧化物和钛氧化物具有降解有机污阻的自洁能力，受污染的支撑体经氧化剂处理后通量恢复率高。受污染的支撑体经氧化剂处理后通量恢复率高。受污染的支撑体经氧化剂处理后通量恢复率高。

【技术实现步骤摘要】
自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷膜
，具体为一种适用于焦化废水的自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备方法。

技术介绍

[0002]我国蕴藏着近1000亿吨高铝煤资源，每年产生高铝粉煤灰约5000万吨，属于大宗工业固废，由于无法有效资源化利用，使环境承载巨大压力，生态安全受到严重影响。近年来，对高铝粉煤灰的高值利用集中于提取氧化铝副产硅酸钙、铝硅氧化物，铝硅合金及陶瓷材料。其中，无机多孔陶瓷膜是污水处理过程的一种重要产品，当前制备陶瓷膜支撑体多以纯Al2O3为骨料，但因其需求量大、原料价格昂贵且烧结能耗高等缺点，制约了生产产能。高铝粉煤灰中含有大量的Al2O3和SiO2，含有的CaO、Fe2O3、TiO2等又是良好的烧结助剂，可以有效降低烧结温度；粉煤灰中的残碳还可起到造孔的作用，因此利用高铝粉煤灰制备陶瓷膜支撑体，既可降低陶瓷膜支撑体的制备成本，又能提高固体废弃物的利用率。例如万泽林(万泽林,张学斌,丁辉,等.高铝粉煤灰制备陶瓷膜支撑体的性能研究[J].中国陶瓷,2017,53(04):69
‑
74.)等以粉煤灰为骨料烧结制备性能较优的支撑体，但造孔剂碱式碳酸镁的添加量为20％，不仅增加了制备成本，还引入杂质元素。章志斌(章志斌,李旺,谢玮玮,等.粉煤灰
‑
氧化铝多孔陶瓷的制备[J].中国陶瓷,2008,237(08):27
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30.)等按照粉煤灰∶Al2O3＝1∶0.9比例混合制备了性能较优的支撑体，但氧化铝添加量较高，原料成本较高。
[0003]在膜分离污水处理技术应用过程中，过滤的料液体系中的溶质分子、有机物等在膜表面或孔内部会产生吸附与沉积，造成膜孔阻塞，进而导致膜通量下降的现象称为膜污染。膜污染一般通过反冲洗、化学清洗和甚至更换膜组件来解决，但是的运行维护成本较高，这也是需要不断改进的方向。例如专利CN111195484B给出一种板式陶瓷膜的清洁方法，为提高膜组件的使用寿命，需要对膜组件进行表面活性剂清洗和酸碱清洗，虽然陶瓷膜通量恢复率达到97.5％以上，但是酸碱液清洗对膜材料和膜分离性能带来损伤，后期维护成本高，易造成二次污染。专利CN115245751A提供一种催化自清洁型陶瓷膜的制备方法，该陶瓷膜通过表面负载纳米氧化铁体现催化自洁性能，膜通量恢复率达到93.37％，但负载的纳米氧化铁在使用过程中存在易流失的风险。
[0004]本专利技术提供一种无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的低成本制备方法，同时具有稳定的自洁能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的低成本制备方法。该方法采用高铝粉煤灰、淀粉、甲基纤维素为原料，先干混，再加入水后混合、压制，得到陶瓷膜支撑体。本专利技术不额外添加氧化铝或其他含铝氧化物，支撑体中固溶了铁氧化物和钛氧化物具有降解有机污阻的自洁能力，受污染的支撑体经氧化剂处理后通量恢复率高。
[0006]为实现以上专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案：
[0007]一种自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0008](1)将高铝粉煤灰、淀粉、甲基纤维素混合，进行干混1h～2h，得到混合物料；然后再向其中加入蒸馏水，在80～100℃下恒温搅拌1h～2h，得到泥料，将泥料放置到模具中，在6MPa～14MPa压力下挤压成型，得到生胚；
[0009]所述的泥料的质量百分含水量为5％～10％；所述的生坯的厚度为2.5mm～3mm；
[0010](2)将得到的生胚升温到1200℃～1400℃下，烧结0.5h～1h，得到自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体；
[0011]烧结方式优选为：室温至300℃，速率5～10℃/min，保温0.5h～1h；300℃至650℃，速率5～10℃/min，保温0.5h～1h；650℃至1200℃～1400℃，速率3～5℃/min，保温0.5h～1h。
[0012]其中，质量比为，粉煤灰：淀粉：甲基纤维素＝87％～97％：2～10％：1～3％；蒸馏水的加入量为总泥料质量的20％～30％；
[0013]所述的对原料高铝粉煤灰进行预处理，经球磨机研磨后得到粒度分布范围为500nm～1000nm的高铝粉煤灰。
[0014]所述的高铝粉煤灰组成及质量分数包括：
[0015]Al2O3：60％～65％，SiO2：20％～25％，CaO：3％～5％，Fe2O3：2％～5％，TiO2：2％～5％。
[0016]所述的方法制备的自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的应用，包括以下步骤：
[0017]在支撑体覆盖上分离膜，组成陶瓷膜，然后通入焦化废水，0.1MPa～0.2MPa下过滤；
[0018]所述的焦化废水组成及浓度如下：
[0019]悬浮物：1000mg/L～1200mg/L，COD：5000mg/L～8000mg/L，氨氮：2000mg/L～3000mg/L，挥发酚：500mg/L～700mg/L，硫化物：20mg/L～50mg/L，氰化物：5mg/L～10mg/L，SCN：400mg/L～600mg/L，油：50mg/L～80mg/L，pH为6～7，其余为水。
[0020]所述的自洁步骤：
[0021]调节去离子水流量对截留有机物受污染的支撑体进行反冲洗清洁1min～2min，过滤压力为0.1MPa～0.2MPa；然后再将受污染的支撑体浸没入0.1mol/L～0.3mol/L的过硫酸钾溶液中，控制反应温度20℃～25℃，搅拌30min～60min后取出，完成自清洁。
[0022]本专利技术的实质性特点：
[0023](1)用无掺混高铝粉煤灰作为骨料，添加少量造孔剂和粘结剂，挤压成型后烧结制备陶瓷膜支撑体，不额外添加氧化铝或其他含铝氧化物，降低了制备成本。
[0024](2)支撑体中的铁氧化物和钛氧化物催化氧化剂产生自由基参与氧化反应，提高有机膜污染物的氧化效率，因此支撑体具有较高的通量恢复率，可减少反冲洗频次和化学清洗剂的加入量，体现自洁能力，从而提高膜组件的使用寿命。
[0025](3)铁氧化物和钛氧化物固熔进支撑体中，具有较高的稳定性，在催化氧化过程中不易流失。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027](1)本专利技术制得性能良好的低成本无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体，孔隙率为31.5％～45.2％，抗弯强度为7MPa～28MPa，水通量为1800L/h
·
m2·
MPa～4100L/h
·
m2·
MPa。
[0028](2)支撑体具备降解有机污阻的自洁能力，经1min去离子水反冲洗和60min过硫酸钾处理后通量恢复率达到95％以上。
[0029](3)根据《多孔陶瓷耐酸、碱腐蚀性能试验方法(GB/T1970
‑
1996)》测试支撑体耐酸、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备方法，其特征为该方法包括如下步骤：(1)将高铝粉煤灰、淀粉、甲基纤维素混合，进行干混1h～2h，得到混合物料；然后再向其中加入蒸馏水，在80～100℃下恒温搅拌1h～2h，得到泥料，将泥料放置到模具中，在6MPa～14MPa压力下挤压成型，得到生胚；其中，质量比为，粉煤灰：淀粉：甲基纤维素＝87％～97％：2～10％：1～3％；蒸馏水的加入量为总泥料质量的20％～30％；(2)将得到的生胚升温到1200℃～1400℃下，烧结0.5h～1h小时，得到自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体。2.如权利要求1所述的自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备方法，其特征为所述的泥料的质量百分含水量为5％～10％。3.如权利要求1所述的自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备方法，其特征为所述的生坯的厚度为2.5mm～3mm。4.如权利要求1所述的自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备方法，其特征为烧结方式优选为：室温至300℃，速率5～10℃/min，保温0.5h～1h；300℃至650℃，速率5～10℃/min，保温0.5h～1h；650℃至1200℃～1400℃，速率3～5℃/min，保温0.5h～1h。5.如权利要求1所述的自洁型无掺混高铝粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备方法，其特征为所述的原料高铝粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继军，张超，陈学青，张舜光，王琦，胡琪，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：