一种高通量陶瓷膜的制备方法技术

本发明专利技术为解决现有“三明治”结构的平板陶瓷膜烧结次数多，生产成本高的问题，提供一种高通量陶瓷膜的制备方法。该制备方法包括以下步骤：烧制陶瓷膜支撑体；以α

【技术实现步骤摘要】
一种高通量陶瓷膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及膜分离
，尤其涉及一种高通量陶瓷膜的制备方法。

技术介绍

[0002]在膜分离领域中，多孔无机陶瓷膜元件因为自身材料具有耐高温、耐化学腐蚀，烧结成型后机械强度高，使用时可循环清洗再生利用，使用寿命长的优点，近几年得以广泛应用和迅速发展。
[0003]目前市场上的平板陶瓷膜主要有两种结构形式，分别为多孔陶瓷基材、过渡层、分离层的“三明治”结构和多孔陶瓷基材、分离层的两层结构。
[0004]两层结构的平板陶瓷膜的大多是直接在多孔陶瓷基材上烧结形成分离层，所以要求多孔陶瓷基材的平均孔径一般较小，这就导致平板陶瓷膜在过滤时多孔陶瓷基材具有较高的渗透阻力，也就致使一般的平板陶瓷膜的纯水通量都会很低，市场化应用时膜运行通量也会较低。
[0005]“三明治”结构的平板陶瓷膜因为过渡层的存在，使得多孔陶瓷基材的孔径不受分离层原料粒径的影响而可以做的很大，过滤时渗透阻力低，纯水通量高。然而，由于“三明治”结构的平板陶瓷膜的制备方法中需要多次烧结致使其具有昂贵的生产成本，市场售价让下游市场望而却步。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决现有“三明治”结构的平板陶瓷膜烧结次数多，生产成本高的问题，提供一种高通量陶瓷膜的制备方法。该制备方法中，通过在多孔的陶瓷膜支撑体上形成具有耐水性的过渡层，使得过渡层不用进行烧结便可涂覆分离层浆料，然后进行干燥及烧制，从而减少制造“三明治”结构的平板陶瓷膜的烧结次数，提高生产效率和降低成产成本，并且制得的平板陶瓷膜因为陶瓷膜支撑体上具有较大的孔径而具有较低的渗透阻力，从而表现出较高的过滤通量。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：一种高通量陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，以α
‑
氧化铝A为支撑体骨架原料，烧制陶瓷膜支撑体；所述α
‑
氧化铝A的平均粒径3~50μm；步骤S2，以α
‑
氧化铝B为过渡层骨架原料，辅以第二粘合剂、第二烧结助剂、第二分散剂和质量浓度2~5%的聚乙烯醇水溶液，配置成固体浓度为10~30%的过渡层浆料，过40目筛后备用；所述α
‑
氧化铝B的平均粒径2~10μm；所述第二粘合剂为聚酯基粘合剂、乙酸乙烯酯基粘合剂、韦兰胶、硅溶胶中的一种或者多种；所述第二烧结助剂为玻璃粉、长石的一种或多种；所述第二分散剂为聚羧酸盐、聚丙烯酸盐中的一种或者多种；步骤S3，采用喷涂或者刷涂方式，将过渡层浆涂覆在陶瓷膜支撑体表面上，150~200℃干燥2~6h，于陶瓷膜支撑体表面形成具有耐水性的过渡层；
步骤S4，以α
‑
氧化铝C为分离层骨架原料，配置分离层浆料；所述α
‑
氧化铝C的平均粒径1μm；步骤S5，采用喷涂或者刷涂方式，将分离层浆料涂覆在过渡层上，干燥，烧结，得到高通量陶瓷膜。
[0008]进一步地，所述步骤S1中，以α
‑
氧化铝A为支撑体骨架原料，烧制陶瓷膜支撑体的具体过程包括：步骤S11，α
‑
氧化铝A为支撑体骨架原料，按配比将支撑体骨架原料、以及造孔剂、第一粘合剂、润滑剂和第一烧结助剂于高速搅拌机中混合，得到支撑体干粉料；步骤S12中，将支撑体干粉料和质量浓度2~5%的聚乙烯醇水溶液置于捏合机中捏合均匀，而后由真空练泥机真空练泥，最后于密闭容器中恒温恒湿条件下陈腐24~48h；步骤S13，陈腐后的泥料由挤出机挤出成型，得到支撑体坯体；步骤S14，支撑体坯体干燥后，1400~1500℃保温烧结2~3h，得到陶瓷膜支撑体。
[0009]进一步地，所述α
‑
氧化铝A包括平均粒径为10~50μm的α
‑
氧化铝A1和平均粒径为3~10μm的α
‑
氧化铝A2；和/或，所述造孔剂为淀粉、石墨粉的其中一种或多种，平均粒径0.5~3μm；和/或，所述第一粘合剂为纤维素、黄糊精、聚乙烯醇或阿拉伯树胶的一种或多种；和/或，所述润滑剂为桐油、油酸、甘油、聚乙二醇其中的一种或多种；和或，所述第一烧结助剂为高岭土、粘土、长石、玻璃粉其中一种或多种。
[0010]进一步地，所述步骤S11中，所述支撑体骨架原料中的α
‑
氧化铝A1和α
‑
氧化铝A2的重量比为2.5~3:1；和/或，所述造孔剂的重量为所述支撑体骨架原料的重量的1~10%；和/或，所述第一粘合剂的重量为所述支撑体骨架原料的重量的1~5%；和/或，所述润滑剂的重量为所述支撑体骨架原料的重量的2~6%；和/或，所述第一烧结助剂的重量为所述支撑体骨架原料的重量的1~4%。
[0011]进一步地，所述步骤S11中，所述支撑体骨架原料中还包括煅烧高岭土，平均粒径2~3μm；煅烧高岭土的重量为α
‑
氧化铝A1和α
‑
氧化铝A2的重量之和的4~6%。
[0012]进一步地，所述步骤S2中，所述过渡层骨架原料中还包括二氧化钛，以及粘土或者高岭土；二氧化钛与粘土或高岭土的重量比为1：1~5；二氧化钛以及粘土或高岭土的重量之和为α
‑
氧化铝B的重量的5~17%；和/或，所述第二粘合剂的重量为所述过渡层骨架原料的重量的5~15%；和/或，所述第二烧结助剂的重量为所述过渡层骨架原料的重量的1~5%；和/或，所述第二分散剂的重量为所述过渡层骨架原料的重量的0.1~0.3%。
[0013]进一步地，所述步骤S4中，以α
‑
氧化铝C为分离层骨架原料，配置分离层浆料的具体过程包括：步骤S41，以α
‑
氧化铝C为分离层骨架原料，按配比将分离层骨架原料、第三粘合剂、第三烧结助剂、第三分散剂和水于球磨机内进行混合，配置成固体浓度为10~12%的浆料；步骤S42，采用40目的筛网过滤，得到分离层浆料。
[0014]进一步地，所述步骤S41中，所述第三粘合剂为聚乙烯醇水溶液，质量浓度2~5%；
和/或，所述第三烧结助剂为滑石粉；和/或，所述第三分散剂为水溶性丙烯酸树脂。
[0015]进一步地，所述步骤S41中，所述第三粘合剂的重量为所述分离层骨架原料的重量的0.3~0.5%；和/或，所述第三烧结助剂的重量为所述分离层骨架原料的重量的0.1~0.2%；和/或，所述第三分散剂的重量为所述分离层骨架原料的重量的0.3~0.5%。
[0016]进一步地，所述步骤S5中，干燥时110~120℃干燥1~3h；和/或，烧结时1100~1300℃保温煅烧2~3h。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术中提供了一种高通量陶瓷膜的制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤S1，以α
‑
氧化铝A为支撑体骨架原料，烧制陶瓷膜支撑体；步骤S2，以α
‑
氧化铝B为过渡层骨架原料，辅以第二粘合剂、第二烧结助剂、第二分散剂和质量浓度2~5%的聚乙烯醇水溶液，配置成固体浓度为10~30%的过渡层浆料，过40目筛后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高通量陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，以α
‑
氧化铝A为支撑体骨架原料，烧制陶瓷膜支撑体；所述α
‑
氧化铝A的平均粒径3~50μm；步骤S2，以α
‑
氧化铝B为过渡层骨架原料，辅以第二粘合剂、第二烧结助剂、第二分散剂和质量浓度2~5%的聚乙烯醇水溶液，配置成固体浓度为10~30%的过渡层浆料，过40目筛后备用；所述α
‑
氧化铝B的平均粒径2~10μm；所述第二粘合剂为聚酯基粘合剂、乙酸乙烯酯基粘合剂、韦兰胶、硅溶胶中的一种或者多种；所述第二烧结助剂为玻璃粉、长石的一种或多种；所述第二分散剂为聚羧酸盐、聚丙烯酸盐中的一种或者多种；步骤S3，采用喷涂或者刷涂方式，将过渡层浆涂覆在陶瓷膜支撑体表面上，150~200℃干燥2~6h，于陶瓷膜支撑体表面形成具有耐水性的过渡层；步骤S4，以α
‑
氧化铝C为分离层骨架原料，配置分离层浆料；所述α
‑
氧化铝C的平均粒径1μm；步骤S5，采用喷涂或者刷涂方式，将分离层浆料涂覆在过渡层上，干燥，烧结，得到高通量陶瓷膜。2.根据权利要求1所述的高通量陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，以α
‑
氧化铝A为支撑体骨架原料，烧制陶瓷膜支撑体的具体过程包括：步骤S11，α
‑
氧化铝A为支撑体骨架原料，按配比将支撑体骨架原料、以及造孔剂、第一粘合剂、润滑剂和第一烧结助剂于高速搅拌机中混合，得到支撑体干粉料；步骤S12中，将支撑体干粉料和质量浓度2~5%的聚乙烯醇水溶液置于捏合机中捏合均匀，而后由真空练泥机真空练泥，最后于密闭容器中恒温恒湿条件下陈腐24~48h；步骤S13，陈腐后的泥料由挤出机挤出成型，得到支撑体坯体；步骤S14，支撑体坯体干燥后，1400~1500℃保温烧结2~3h，得到陶瓷膜支撑体。3.根据权利要求2所述的高通量陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述α
‑
氧化铝A包括平均粒径为10~50μm的α
‑
氧化铝A1和平均粒径为3~10μm的α
‑
氧化铝A2；和/或，所述造孔剂为淀粉、石墨粉的其中一种或多种，平均粒径0.5~3μm；和/或，所述第一粘合剂为纤维素、黄糊精、聚乙烯醇或阿拉伯树胶的一种或多种；和/或，所述润滑剂为桐油、油酸、甘油、聚乙二醇其中的一种或多种；和或，所述第一烧结助剂为高岭土、粘土、长石、玻璃粉其中一种或多种。4.根据权利要求3所述的高通量陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢华权，刁云涛，黄飞，宋远洋，魏杰，
申请(专利权)人：雅安沃克林环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：